Design of low cost universal artificial neuron controller for chopper fed embedded DC drives

Artificial neural network (ANN) has become very popular in many control applications due to their high computation rate and ability to handle nonlinear functions. This paper proposes an artificial neuron controller for closed loop speed control of DC drive fed by DC chopper. Neuron control is used to reduce the steady state error, overshoot and settling time. The signal corresponding to the motor speed error and change in speed error are used as inputs to ANN Controller. The controller outputs the required change in duty cycle of pulse width modulated gating signal applied to DC chopper. Thus the voltage fed to the armature of the DC motor is adjusted for achieving the desired speed response. The training patterns for the neuron controller are obtained from the conventional PI controller and the effectiveness of the proposed neuron controller is studied using simulation studies.The designed controller was implemented in a low cost 8051-based embedded system and the results are documented. Two-loop control system was implemented with an inner ON/OFF current controller and an outer ANN speed controller.A conventional controller has heavy computation burden whereas a trained neural network requires less computation time. The artificial neural network has the ability to generalize and can interpolate in between the training data. This advantage of ANN makes the ANN controller universal. The ANN controller designed was tested on two different motors and found to work effectively on driving both of them.     

粘度测量直流电机调速系统自适应控制器的建模与仿真

基于旋转法的液体粘度测量需要不同等级稳定的电机旋转速度。采用电流转速双闭环来实现对直流电机调速系统的控制。电流内环使用PI控制,转速外环采用大增益比例控制结合PID控制,PID参数使用模糊逻辑进行自整定,这种控制方式可根据输入偏差大小选择不同控制策略实现转速的自适应快速调节与准确跟踪。在Matlab/Simulink平台上搭建基于这种控制器的仿真模型,对直流电机调速系统进行仿真。仿真结果表明这种系统具有良好的控制性能,这种自适应控制器具有良好的动态响应特性,可以消除稳态误差。     

直流无刷电机位置跟踪伺服系统设计与仿真

为了设计高精度的直流无刷电机伺服控制系统,性能优良的位置跟踪控制器是其重要保障.基于直流无刷电机的工作原理.运用Matlab模糊工具箱建立其自动位置跟踪控制系统的计算机仿真模型,系统的电流和速度环采用Pl控制,结合PID控制和模糊控制设计了系统位置环的模糊PID控制器.数字仿真结果表明,模糊PID控制的动静态特性优于传统单一的PID控制,对设计性能优良的直流无刷电机控制器具有借鉴意义.     

直流电机神经元PID调速系统设计与仿真

针对传统PI双闭环直流电机调速系统存在响应速度慢、超调量大、抗干扰能力及自适应能力差等问题,提出了一种双闭环直流电机调速系统的神经元PID转速调节器设计方法。该转速调节器采用神经元控制器和比例控制相结合进行设计,从而构成了一种具有自学习、自适应能力的神经元PID控制器,然后与传统单神经元PID设计的转速调节器控制效果进行了对比。结果表明,基于神经元PID转速调节器的双闭环直流电机调速系统具有较快的响应速度、良好的动态和静态稳定性、较强的自适应能力和抗干扰能力。     

直流电机位置伺服系统驱动器设计

直流电机位置伺服系统是天然气发动机电子调速系统的关键组成部分。本文利用Freescale公司的MC9S12型单片机,结合电机位置反馈和电枢电流检测,研制出了数字式PWM型伺服驱动器。该驱动器充分利用单片机的内嵌资源,实现了位置、速度和电流三闭环控制策略。     

基于模糊控制器的直流无刷电动机控制

利用自整定模糊-PID控制器实现对直流无刷电动机的控制.在分析直流无刷电动机数学模型的基础上,建立一种新型的三相直流无刷电动机数学模型,并将自整定模糊-PID控制器应用于直流无刷电动机的控制系统中.系统采用双闭环调速,电流环采用电流滞环控制,转速环采用自整定模糊-PID控制器,通过不断检测速度偏差e和速度偏差变化率ec,对参数KP,KI和KD进行在线校正,控制器参数随e和ec变化而变化,以提高系统的控制效果.研究结果表明,这种基于自整定模糊-PID控制器的直流无刷电动机控制系统具有响应快、超调小、控制精度高等特点,比传统PID控制器具有更好的静、动态特性.     

无位置传感器直流无刷电动机控制系统研究

在分析无位置传感器直流无刷电动机的反电动势换相和启动原理的基础上,建立了利用反电动势换相的换相模块,启动采用“三段式”启动技术。在双闭环调速系统中,电流环采用电流滞环控制,转速环采用PID控制器。仿真结果表明：这种基于反电动势换相的无位置传感器直流无刷电动机控制系统能够正常启动,具有同有位置传感器直流无刷电动机控制系统同样好的静态、动态特性。     

基于MATLAB的无刷直流电机调速系统的建模与仿真

从无刷直流电机的数学模型出发,提出了一种无刷直流电机控制系统仿真建模的方法.该方法在Matlab/Simulink中,把独立的功能模块和s函数相结合,构建了无刷直流电机系统的仿真模型.系统采用双闭环控制:速度环采用PID控制,根据滞环电流跟踪型PWM逆变器原理实现电压控制.利用该模型分析了电机的动静态性能,得到了电机运行时的转速、转矩、相电流和反电动势曲线.仿真结果与理论分析一致,验证了该方法的合理性和有效性,为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路.     

基于PID算法的直流电机PWM调速控制器设计

为提高对直流伺服电机转速的控制精度,将控制器硬件电路设计成闭环控制系统,通过位置传感器采样获取伺服电机转速并反馈给单片机系统,引入基于PID控制的算法对单片机进行编程控制,设计了一款能通过反馈控制自动修正直流电机转速的调速控制器,文中给出了控制器的硬件电路设计方法和系统软件的编程算法。该控制器具有成本低、控制精度高、调速范围宽、响应速度快等特点,通过简单硬件接口就能将其嵌入到的各种小功率直流电机控制产品中加以应用。     

直流调速系统的模糊／PID控制器设计

本文采用模糊/PID控制策略对直流调速系统的转速环进行了设计,根据转速误差的阀值由模糊控制切换到PID控制,给出了模糊控制规则和PID控制器各参数确定的方法,并利用Matlab进行了仿真验证,结果表明模糊/PID控制器具有较好的控制性能。     

直流无刷电机智能控制系统研究

阐述直流无刷电机工作原理,分析直流无刷电机的数学模型;介绍模糊控制理论与神经网络控制理论,提出模糊自适应PID控制策略;在MATLAB环境下,分别使用反电动势建模法建立直流无刷电机控制系统的模型,并对各个模型进行仿真分析。然后利用BP神经网络控制策略,模糊自适应PID控制策略改进速度控制器中的常规PID算法,进行仿真,并将所得结果进行对比。从对比结果可以得出模糊自适应PID控制策略更适合直流无刷电机的控制。     

基于Simulink的无刷直流电机自抗扰控制系统的仿真

无刷直流电机(BLDCM)作为一个多变量强耦合非线性系统,经典PID控制已难以满足日益增长的精密控制需求.本文根据无刷直流电机的特点及自抗扰控制器(ADRC)设计原则,建立了一种无刷直流电机单环自抗扰控制系统,并在MATLAB/Simulink上建立了仿真模型.仿真结果表明ADRC对外部扰动和电机参数的变化有较强的鲁棒性.     

基于ARM的模糊PID直流电机控制系统

直流电机具有调速范围广、调速性能平稳光滑、启动转矩较大、易于起停车等优点,特别适合用在调速要求比较高的场合。传统 PID 直流调速控制在工况变化情况下需要调整参数,过程复杂且难以自适应,针对这个问题,设计了一个模糊PID直流调速控制系统,首先分析了直流电机工作特性,构建了PID参数调节的模糊规则表,进行了理论分析和仿真;在此基础上,设计实现了一模糊 PID 直流调速控制系统,实现了对直流电机转速的自适应控制与显示。系统包含上位机程序和下位控制器两部分,其中上位机程序采用Visual Basic编写,用于设置PID参数、通信端口、转速显示等;下位控制器采用ARM S3C2440作为核心控制单元,包括IGBT驱动部分、H桥可逆电路、通信电路、电源电路、转速反馈电路等。仿真和实际实验显示该系统不仅提高了自适应性,而且大大提高了调速快速性和准确性。此外,该系统结构模块化,易于推广,可用于实际调速场合和教育培训实验台,具有一定理论价值和实际意义。     

基于DSP的直流斩波电源的设计

介绍了一种基于DSPTMS320F2812为核心的降压(Buck)型直流斩波电源的设计。文中着重分析了直流斩波电源的硬件整体组成以及软件的设计。系统采用双闭环控制,检测变压器的原边电流作为系统内环调节,电流跟踪电压变化。斩波电源设计中采用数字P I D控制器,可以更好的实现电压、电流的控制。整个设计精简了外设,并且易于PID算法的实现,缩短了执行时间。     

基于MATALB的无刷直流电机调速系统的调速特性分析

介绍了直流无刷电机的转速、电流双闭环直流调速系统的组成及数学模型,通过对该系统的动态特性和静态特性的分析得出,双闭环直流调速系统避免了在单环系统中存在的两种反馈牵制的缺陷,可以获得了良好的静、动态品质。同时,运用了Matlab软件对采用正弦脉冲宽度调制的直流无刷电机系统进行建模与仿真,观测双闭环系统稳态与动态以及有关控制参数变化的影响。最后,仿真结果证明采用正弦脉冲宽度调制技术对双闭环直流调速系统控制的有效性。     

Speed control of Brushless DC motor using bat algorithm optimized Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System

In this paper, speed control of Brushless DC motor using Bat algorithm optimized online Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System is presented. Learning parameters of the online ANFIS controller, i.e., Learning Rate (η), Forgetting Factor (λ) and Steepest Descent Momentum Constant (α) are optimized for different operating conditions of Brushless DC motor using Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization, and Bat algorithm. In addition, tuning of the gains of the Proportional Integral Derivative (PID), Fuzzy PID, and Adaptive Fuzzy Logic Controller is optimized using Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization and Bat Algorithm. Time domain specification of the speed response such as rise time, peak overshoot, undershoot, recovery time, settling time and steady state error is obtained and compared for the considered controllers. Also, performance indices such as Root Mean Squared Error, Integral of Absolute Error, Integral of Time Multiplied Absolute Error and Integral of Squared Error are evaluated and compared for the above controllers. In order to validate the effectiveness of the proposed controller, simulation is performed under constant load condition, varying load condition and varying set speed conditions of the Brushless DC motor. The real time experimental verification of the proposed controller is verified using an advanced DSP processor. The simulation and experimental results confirm that bat algorithm optimized online ANFIS controller outperforms the other controllers under all considered operating conditions.     

基于遗传算法的伺服系统参数自整定

针对直流伺服电机的速度控制和位置跟踪问题,根据直流电机的数学模型,搭建了电机的三闭环控制系统模型;依据遗传算法对PID参数的寻优过程及方法,编写了基于遗传算法优化伺服参数的软件,并利用软件对电流环和速度环的控制参数做了寻优实验。实验证明:软件运行良好,基于遗传算法的PI参数整定方法可行,控制效果良好。     

Model reference controlled separately excited DC motor

This research article proposes the speed control of a separately excited DC motor (SEDM) in the constant torque region. The novelty of this article lies in the application of artificial neural network-based model reference controller (MRC) for the speed control of SEDM. This paper also discusses and compares the speed control systems of SEDM using PI-controlled and fuzzy logic-controlled chopper circuit with MRC. The entire system has been modeled using MATLAB 7.0/SIMULINK toolbox. It has been observed that chopper-controlled speed control system could be eliminated by the use of MRC and the performance of the proposed system is comparable with speed control system using chopper circuit.     

基于PID算法的单闭环直流调速系统设计与实现

介绍了基于PID单闭环直流调速系统的设计方法。系统选用STC89C52单片机为控制器,并在此基础上完成了硬件设计。利用脉宽调制技术,解决直流调速系统中调节时间长、抗干扰能力差等问题,实现了对直流电机速度的控制。实验结果表明,该系统具有良好的动静态性能,对负载的变化具有较强的鲁棒性。     

模糊PID矢量控制在异步电机调速中的应用

为了提高三相异步电机矢量控制的性能,在传统的转速PID控制器的基础上,建立模糊PID控制器,利用Matlab/Simulink搭建基于三相异步电动机转速控制的模糊PID系统,分别使用常规PID控制器与模糊PID控制器进行控制,并进行比较。仿真结果表明模糊控制能使系统取得较好的控制性能并具有较强的鲁棒性。