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摘 要

在无刷直流电动机(Brushless DC motor，简称BLDCM)调速方法的探究中，常规的PI和PID控制器因为参数不易更改、抗干扰能力不足，已经跟不上时代的脚步。为了弥补这些不足，提高电动机运行时的抗干扰能力和动态机能，使速度控制精度更高，本文根据BLDCM的无位置传感器的特点,主要对位置检测以及模糊逻辑推理控制进行了研究。将模糊逻辑算法与传统PI算法相结合，取长补短，生成模糊PI控制器，并将之应用于BLDCM调速系统中，通过MATLAB软件仿真，与传统PI控制器进行对比，结果表明模糊PI控制器控制效果更佳，优于一般的调速系统。

关键词:无刷直流电机 调速方法 模糊逻辑算法 模糊PI控制 位置检测 MATLAB仿真

Simulation study of fuzzy PI speed control for brushless DC motor

Abstract

In the study on speed control method of Brushless DC (referred to as BLDCM)，the common PI control and PID control can't keep up with the pace of times because of the difficulties in changing parameter and poor performance in anti-jamming capability. In order to overcome these shortcomings and improve the motor anti-jamming capability and dynamic performance，In this paper，according to the sensor-less control method of brushless DC motor，position detection and fuzzy logic control are researched mainly，Fuzzy logic algorithm and traditional PI algorithm are combined with each other and fuzzy PI controller is put forward The controller is applied to the BLDCM speed control system，through MATLAB/simulation，and compared with the traditional PI controller，the result shows that fuzzy-PI controller has better control effect.

Key words: Brushless DC motor；peed control method；fuzzy logic algorithm；fuzzy PI control；position detection；MATLAB/simulation

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 无刷直流电机（BLDCM）的介绍 1

1.1.1 BLDCM研究现景 1

1.1.2 BLDCM的结构 1

1.2 MATLAB仿真软件 2

1.2.1介绍 2

1.2.2优势特点 2

1.3本文的研究目的和意义 3

1.3.1研究意义 3

1.4本文内容安排 3

1.4.1内容大体框架 3

第二章 BLDCM的基本结构及其运行原理 5

2.1 BLDCM的基本结构 5

2.1.1电动机（永磁电机）本体 5

2.1.2转子位置传感器 5

2.1.3换相电路 7

2.2 BLDCM的工作原理 7

2.3本章小结 10

第三章 BLDCM模糊PI控制器设计 11

3.1 BLDCM模糊PI控制器的优点 11

3.2模糊PI自整定控制设计 11

3.2.1输入输出语言变量的建立 11

3.2.2语言变量值的整定 12

3.2.3建立模糊规则表 14

3.2.3模糊推理机和解模糊器的选型与设置 16

3.3本章小结 16

第四章 BLDCM的数学模型及仿真 17

4.1 BLDCM的数学模型 17

4.1.1电压平衡方程 17

4.1.2转矩方程 18

4.1.3运动方程 18

4.2基于MATLAB的BLDCM系统仿真模型建立 18

4.2.1 BLDCM整体模块 19

4.2.2电流滞环控制器模块 19

4.2.3 BLDCM转速模糊PI控制模块 20

4.2.4换相模块 21

4.3仿真结果和分析 21

4.4本章小结 30

第五章 结论与展望 31

参考文献 32

致谢 34

1. 绪论

1.1 无刷直流电机（BLDCM）的介绍

无刷直流电机（BLDCM）是是随着半导体技术发展而诞生的发展空间较大的机电一体化产物。无刷直流电机由于结构简单、成本低、方便控制而广受欢迎，被广泛应用于对很多领域的调速系统中。

1.1.1 BLDCM研究现景

20世纪初，对BLDCM的研究开始登上历史舞台。而到了20世纪50年代,一个采用晶体管的BLDCM诞生了,由于无法检测转子位置,该电机不能换向。经过科学家的不断研究和实践,1962年，一个利用霍尔元件的BLDCM实现了换向,使得BLDCM可以批量生产销售。但此时的BLDCM还是有很大的局限性,主要是成本高导致性价比低，这也导致了很多应用领域用不起它。到了20世纪90年代后,BLDCM性价比才开始逐渐升高,开始得到人们的关注。

在BLDCM控制系统中导通方式基本都是三相六状态120°方式,也就是每一周期内需要六个重要的转子位置信号进行换相控制,这就表明对转子位置的检测极度重要。BLDCM一般都使用Hall磁敏式位置传感器、电磁式位置传感器或光电式位置传感器检测转子位置。但是,一方面，位置传感器技术成本高、维修麻烦,还不能用于恶劣的工作环境中，另一方面，传感器接线多而繁杂,容易被外界信号所滋扰,从而减少了BLDCM运行时的可靠性。此外,传感器精度也会影响BLDCM的性能,因此增加了生产时的难度。为了解决这些问题,20世纪70年代有科学家提出了通过检测BLDC一些参数来间接获得转子位置信号，从而使BLDCM能够准确换相保持正常运行,这己成为BLDCM调速系统的主要研究点之一。

1.1.2 BLDCM的结构

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