2。1 无刷直流电机 4

2。2 无刷直流电机的控制方案 7

3 PID 控制器 10

3。1 控制系统的基本要求 10

3。2 PID 控制器 10

4 模糊控制器设计 13

4。1 智能控制 13

4。2 模糊控制的特点 14

4。3 模糊控制研究内容 14

4。4 隶属度函数 15

4。5 模糊关系 16

4。6 模糊控制系统的组成 19

4。7 模糊逻辑控制的过程 20

4。8 仿真设计 22

5 基于 MATLAB 的控制系统建模及仿真分析 23

5。1 MATLAB 基本使用 23

5。2 系统的仿真 24

5。3 仿真结果分析 29

总结 30

参考文献 31

致谢 32

III

1 绪论

1。1 研究背景

关于利用电机进行电力拖动的技术大约开始在 19 世纪中叶左右。在 20 世纪 前半叶，当时的不可调速的拖动系统都采用交流电动机，面对高性能可调速的拖 动系统只能采用直流电动机。20 世纪后半叶，随着电力电子技术的新的发展， 使交流调速系统的相关技术也得到很大的进步[1]，在某些性能上也能跟直流调速 系统的水平一样，甚至高出许多，逐渐开始取代直流调速系统在高性能拖动方面 的某些地位，进入 21 世纪后，新技术的产生也有力地证实了这个说法。

直流电动机的数学模型创建比较简单，并且转矩也比较容易被操作控制。 1960 年以来，随着晶闸管整流器的面世，使得直流控制技术得到了新的机遇， 不仅仅使调节器开始精细化，走向高能化，也建立了一套成熟的控制系统设计方 法[2]，更加规范化。

交流电动机具有诸多优点，比如本身的结构就比较简单，适用于非线性、多 变量、强耦合的系统，所以它的动态数学模型比直流电机要复杂得很多。较早的 交流调速系统数学模型只有稳态模型，对动态系统的控制作用不大，所以在动态 系统中无法与直流调速系统的动态性能相比。直到 20 世纪 70 年代，随着矢量控 制的基本设想的提出，运用转差型的矢量控制进一步的简化了系统结构。

同步电动机的同步性表现在它的转子转速与电源的频率保持同步。电励磁同 步电动机比较大的特征，在于本身调节同步电机的功率因数可以通过控制电机励 磁来实现。但是，同步电动机由电网直接供电时，启动会变得困难，同时还会发 生失步的情况，为了解决这些难题，人们创造了利用新型永磁材料的同步电动机。 永磁同步电动机和直流同步无刷电动机等也逐渐开始在各大领域得到应用。

无刷直流电机的结构相对简单，运行时具有较高的可靠性，检修人员在维护 时比较容易，它同时又具有传统直流电机的控制简单、调速性能好、功率密度高、 输出转矩大等特点[3]。于是，无刷直流电机开始在各大控制领域得到了广泛的使 用。所以，对无刷直流电机的控制方法进行全面的研究具有非常高的价值性[4]。