无刷直流电机直接转矩控制系统的优化设计
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摘要：为了获得较为精简的模糊控制规则集合和改善控制性能，提出了一种基于进化多目标优化算法的模糊控制器优化设计方法，并应用于无刷直流电机直接转矩控制系统。该控制系统采用模糊控制器作为转速环的调节器，內环则为转矩控制环，并且采用了无磁链滞环的控制结构。同时提出了一种改进的多目标克隆选择算法，可针对模糊控制器的结构和参数进行优化，并选取典型的控制性能指标，以及模糊控制器自身的精简度作为优化目标。为了提高算法的搜索效率和利用偏好信息，有针对性地提出了种群多样性保持策略和偏好策略。实验结果表明这种优化设计方法可获得良好的动态响应性能和较强的自适应性，同时所得到的Pareto优化解具有较好的分布特性。
关键词：无刷直流电机;直接转矩控制;模糊逻辑控制器;多目标优化;进化多目标优化算法
DOI：10.15938/j.emc.2019.10.013
中图分类号：TM 33文献标志码：A 文章编号：1007-449X（2019）10-0110-10
0引言
无刷直流电动机（BLDCM，brushless DC motors）由于具有高效、低成本、体积小等优势，因而目前在小功率的家用电器领域得到了广泛的应用。实际上，无刷直流电机还具有结构简单、高磁通密度、高功率密度、可靠性高和维护方便等众多优点，既保留了传统有刷直流电机良好的动态性能，但是没有机械式换向器和电刷，因而还拓展到工业控制工具、机器人、精密伺服系统、医疗设备、航天等应用领域。
无刷直流电机转速调节过程中的动态性能和稳态误差，对于高性能的无刷直流电机驱动系统尤其重要，特别是在针对系统速度和位置的控制。无刷直流电机在应用中存在一个突出的问题即转矩的脉动问题，这会带来电机的振动和噪声，还会降低系统的运行性能，因此转矩脉动抑制和改善也是该领域研究人员所关注的一个重要研究方向。
直接转矩控制技术的应用就是其中的一种抑制方法，其思想是直接控制电机的瞬时转矩，并且将转矩的脉动视为是一种可测干扰，这可通过构造转矩闭环控制结构来实现。直接转矩控制技术最早是针对异步电机的交流调速系统所提出的，现已被广泛应用在多种类型电机的控制系统中。这种技术从本质上讲是对电磁转矩的直接控制，而不是通过控制电机的电枢电流来间接...
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