水泵用九相无刷直流电机调速系统及其串联式转速控制器技术方案

本发明专利技术公开了一种水泵用九相无刷直流电机的串联式转速控制器，包括用于对比例参数、积分参数以及微分参数进行调整的模糊PID参数整定控制器、第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、用于获得接近给定积分阶次的实际积分阶次，并根据实际积分阶次对输入信号进行变化步调调整的分数阶积分滤波器模块、用于获得接近给定微分阶次的实际微分阶次，并根据实际微分阶次对输入信号进行进行振荡调整的分数阶微分滤波器模块、第一加法器以及第二加法器。本发明专利技术能够使转矩脉动的抑制效果与转速增高/降落同时得到优化，优化效果好。本发明专利技术还公开了一种水泵用九相无刷直流电机调速系统，包括以上串联式转速控制器，也具有上述效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机转速控制领域，特别是涉及一种水泵用九相无刷直流电机调速系统及其串联式转速控制器。
技术介绍
随着生产技术的迅速发展，无刷直流电机越来越多地应用到生产生活中来，而如今由于工业生产需求的不断提升，人们对无刷直流电机转速控制的控制精度提出了更高的要求。目前，水泵用九相无刷直流电机调速系统采用的是普通PID控制器来对转速进行控制，具有结构简单、易于实现等优点。在转速控制过程中，不可避免的会产生一定的转矩脉动和一定的转速增高/降落，故需要对转矩脉动进行抑制以及对转速增高/降落进行优化，但是普通PID控制中，当调整转矩脉动变小后，转速降落会增大，而调整转速降落变小后，转矩脉动会增大，即转矩脉动与转速降落不能同时得到优化，优化效果差。因此，如何提供一种优化效果好的水泵用九相无刷直流电机调速系统及其串联式转速控制器是本领域技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水泵用九相无刷直流电机的串联式转速控制器，能够较好的抑制转矩脉动，同时对转速增高/降落进行优化，优化效果好。本专利技术的另一目的是提供一种包括上述串联式转速控制器的水泵用九相无刷直流电机调速系统。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种水泵用九相无刷直流电机的串联式转速控制器，包括用于对比例参数、积分参数以及微分参数进行调整的模糊PID参数整定控制器、第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、用于获得接近给定积分阶次的实际积分阶次，并根据所述实际积分阶次对输入信号进行变化步调调整的分数阶积分滤波器模块、用于获得接近给定微分阶次的实际微分阶
次，并根据所述实际微分阶次对输入信号进行进行振荡调整的分数阶微分滤波器模块、第一加法器以及第二加法器，其中：所述第一加法器的正输入端为所述串联式转速控制器的给定转速输入端，所述第一加法器的负输入端为所述串联式转速控制器的实测转速输入端；所述第一加法器的输出端分别与所述模糊PID参数整定控制器的输入端、所述第一乘法器的第二输入端、所述第二乘法器的第二输入端以及所述第三乘法器的第二输入端相连；所述模糊PID参数整定控制器的比例参数输出端与所述第一乘法器的第一输入端相连，所述模糊PID参数整定控制器的积分参数输出端与所述第二乘法器的第一输入端相连，所述模糊PID参数整定控制器的微分参数输出端与所述第三乘法器的第一输入端相连；所述第二乘法器的输出端与所述分数阶积分滤波器模块的输入端相连；所述第三乘法器的输出端与所述分数阶微分滤波器模块的输入端相连；所述第一乘法器的输出端、所述分数阶积分滤波器模块的输出端以及所述分数阶微分滤波器模块的输出端分别与所述第二加法器的三个输入端对应相连，所述第二加法器的输出端为所述串联式转速控制器的输出端。优选地，还包括：第一限幅模块，所述第一限幅模块的输入端与所述第二加法器的输出端相连，所述第一限幅模块的输出端为所述串联式转速控制器的输出端。优选地，所述分数阶积分滤波器模块包括用于使所述实际积分阶次逼近所述给定积分阶次，并按照所述实际积分阶次对输入信号进行变化步调调整的积分逼近模块以及用于对所述积分逼近模块的输出信号进行微调的积分惯性模块；所述积分逼近模块的输入端为所述分数阶积分滤波器模块的输入端，所述积分逼近模块的输出端与所述积分惯性模块的输入端相连，所述积分惯性模块的输出端为所述分数阶积分滤波器模块的输出端；所述分数阶微分滤波器模块包括用于使所述实际微分阶次逼近所述给定微分阶次，并按照所述实际微分阶次对输入信号进行振荡调整的微分逼近模块以及用于对所述微分逼近模块的输出信号进行微调的微分惯性模块；所述微分逼近模块的输入端为所述分数阶微分滤波器模块的输入端，所述微分逼近模块的输出端与所述微分惯性模块的输入端相连，所述微分惯性模块的输出端为所述分数阶微分滤波器模块的输出端。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种水泵用九相无刷直流电机调速系统，包括以上任一项所述的串联式转速控制器。本专利技术提供了一种水泵用九相无刷直流电机的串联式转速控制器，采用将模糊PID串联式转速控制器与分数阶PID串联式转速控制器串联的方式，由于根据实验结果可知，模糊PID串联式转速控制器对于转矩脉动具有较好的抑制效果(比普通PID控制以及分数阶PID转速控制的抑制效果好)，分数阶PID串联式转速控制器对于转速增高/降落具有较好的优化效果(比普通PID控制以及模糊PID转速控制的优化效果好)，故本专利技术中转速偏差信号首先通过模糊PID控转速制，使转矩脉动的抑制效果达到优化值，之后再通过分数阶PID转速控制，使转速增高/降落也达到优化值，即本专利技术能够较好的抑制转矩脉动，同时对转速增高/降落进行优化，优化效果好。本专利技术还提供了一种水泵用九相无刷直流电机调速系统，具有上述有益效果，在此不再赘述。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种水泵用九相无刷直流电机的串联式转速控制器的仿真结构示意图；图2为本专利技术提供的一种串联式转速控制器中的模糊PID参数整定控制器的仿真结构示意图；图3为本专利技术提供的一种水泵用九相无刷直流电机调速系统的仿真结构示意图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种水泵用九相无刷直流电机的串联式转速控制器，能够较好的抑制转矩脉动，同时对转速增高/降落进行优化，优化效果好。本专利技术的另一目的是提供一种包括上述串联式转速控制器的水泵用九相无刷直流电机调速系统。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种水泵用九相无刷直流电机的串联式转速控制器，参见图1所示，图1为本专利技术提供的一种水泵用九相无刷直流电机的串联式转速控制器的仿真结构示意图；其中，n-ref—给定转速、n—实测转速、Add1—第一加法器、Add2—第二加法器、fuzzy—模糊PID参数整定控制器、Product—第一乘法器、Product1—第二乘法器、Product2—第三乘法器、FKp—模糊PID参数整定控制器的比例参数输出端、FKi—模糊PID参数整定控制器的积分参数输出端、FKd—模糊PID参数整定控制器的微分参数输出端、itransfer—分数阶积分滤波器模块、dtransfer—分数阶微分滤波器模块、Ttransfer Fcn3—积分逼近模块、Ttransfer Fcn—积分惯性模块、Ttransfer Fcn4—微分逼近模块、Ttransfer Fcn2—微分惯性模块、is—输出。该串联式转速控制器包括用于对比例参数、积分参数以及微分参数进行调整的模糊PID参数整定控制器、第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、用于获得接近给定积分阶次的实际积分阶次，并根据实际积分阶次对输入信号进行变化步调调整的分数阶积分滤波器模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泵用九相无刷直流电机的串联式转速控制器，其特征在于，包括用于对比例参数、积分参数以及微分参数进行调整的模糊PID参数整定控制器、第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、用于获得接近给定积分阶次的实际积分阶次，并根据所述实际积分阶次对输入信号进行变化步调调整的分数阶积分滤波器模块、用于获得接近给定微分阶次的实际微分阶次，并根据所述实际微分阶次对输入信号进行进行振荡调整的分数阶微分滤波器模块、第一加法器以及第二加法器，其中：所述第一加法器的正输入端为所述串联式转速控制器的给定转速输入端，所述第一加法器的负输入端为所述串联式转速控制器的实测转速输入端；所述第一加法器的输出端分别与所述模糊PID参数整定控制器的输入端、所述第一乘法器的第二输入端、所述第二乘法器的第二输入端以及所述第三乘法器的第二输入端相连；所述模糊PID参数整定控制器的比例参数输出端与所述第一乘法器的第一输入端相连，所述模糊PID参数整定控制器的积分参数输出端与所述第二乘法器的第一输入端相连，所述模糊PID参数整定控制器的微分参数输出端与所述第三乘法器的第一输入端相连；所述第二乘法器的输出端与所述分数阶积分滤波器模块的输入端相连；所述第三乘法器的输出端与所述分数阶微分滤波器模块的输入端相连；所述第一乘法器的输出端、所述分数阶积分滤波器模块的输出端以及所述分数阶微分滤波器模块的输出端分别与所述第二加法器的三个输入端对应相连，所述第二加法器的输出端为所述串联式转速控制器的输出端。...

【技术特征摘要】
1.一种水泵用九相无刷直流电机的串联式转速控制器，其特征在于，包括用于对比例参数、积分参数以及微分参数进行调整的模糊PID参数整定控制器、第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、用于获得接近给定积分阶次的实际积分阶次，并根据所述实际积分阶次对输入信号进行变化步调调整的分数阶积分滤波器模块、用于获得接近给定微分阶次的实际微分阶次，并根据所述实际微分阶次对输入信号进行进行振荡调整的分数阶微分滤波器模块、第一加法器以及第二加法器，其中：所述第一加法器的正输入端为所述串联式转速控制器的给定转速输入端，所述第一加法器的负输入端为所述串联式转速控制器的实测转速输入端；所述第一加法器的输出端分别与所述模糊PID参数整定控制器的输入端、所述第一乘法器的第二输入端、所述第二乘法器的第二输入端以及所述第三乘法器的第二输入端相连；所述模糊PID参数整定控制器的比例参数输出端与所述第一乘法器的第一输入端相连，所述模糊PID参数整定控制器的积分参数输出端与所述第二乘法器的第一输入端相连，所述模糊PID参数整定控制器的微分参数输出端与所述第三乘法器的第一输入端相连；所述第二乘法器的输出端与所述分数阶积分滤波器模块的输入端相连；所述第三乘法器的输出端与所述分数阶微分滤波器模块的输入端相连；所述第一乘法器的输出端、所述分数阶积分滤波器模块的输出端以及所述分数阶微分滤波器模块的输出端分别与...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙驹，曾永忠，姜曾，何垂柯，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川;51