基于模糊控制的直流无刷电机调速系统
摘 要：本文介绍了一种基于参数自调整的模糊控制单片机直流无刷电动机调速系统。系统采用高性能的八位嵌入式单片微处理器PIC16C63,使硬件结构简洁、可靠;采用参数自调整模糊控制器,使系统具有较高的控制精度和良好的鲁棒性。
关键词：参数自调整模糊控制;嵌入式单片微处理器;直流无刷电机调速系统
引言
??? 传统PID控制的电机调速系统技术成熟,结构简单,较稳定可靠,应用较为广泛,但也存在一些缺点,例如无法有效地克服传动对象和负载参数的大范围变化以及非线性因素对系统造成的影响,因而不能满足高性能和高精度的要求。随着模糊控制技术的成熟,应用越来越广泛,人们也开始将它应用于电机调速中。使用模糊控制技术后,能充分利用其非线性结构自寻优等各种功能,从而显著提高系统的鲁棒性（robustness）。此外,由于不需要建立被控对象的精确数学模型,系统的设计也变得较为简便。本文研究的这种新型电机调速系统,用模糊控制器替代传统的PID调节器,能明显改善系统的稳态和动态性能,有较好的控制效果[1]。
系统硬件结构
??? 系统硬件结构如图1所示。系统主要由单片微机PIC16C63、显示器、整流电路、直流变换、斩波电路、转速检测电路、直流无刷电动机（额定电压48V,额定转速2000r/min）等组成。
??????? PIC16C63是MICROCHIP公司的8位CMOS单片微处理器;只有35条基本指令;片内有三个多功能输入输出I/O口RA、RB和RC,其中RB、RC口为8位,RA口为5位,可直接驱动LED;3个带8位可编程预分频器的8位定时/计数器;2个CCP（捕获/比较/PWM）模块,可输出PWM信号（从RC2/CCP1和RC1/CCP2引脚输出）;192字节通用RAM,4096×14位EPROM;数字式的看门狗电路DWD;10个内部和外部中断源;程序代码加密保护;使用最高晶振20MHz;电源范围2.5～6.25V[2]。
??? 设置CCP1模块工作于PWM方式。把脉宽值置入CCPR1L寄存器和CCP1CON<5:4>,RC2/CCP1引脚可输出高达10位的脉宽调制波形。当每次将CCPR1L中的数据再载入CCPR1H时,RC2/CCP1输出高电平;当定时/计数器TMR2的计数值等于CCPR1H的值时,RC2/CCP1输出低电平,产生脉宽。TMR2继续递增,直至计数值等于周期寄存器PR2的值,此时RC2/CCP1输出高电平,产生PWM周期,同时使CCPR1L再载入CCPR1H,如此周期循环,产生PWM信号。PWM输出周期和脉宽的计算公式如下：
PWM周期=[（PR2）+1]*4TOSC*（TMR2预分频值）
PWM脉宽=（DC1）*4TOSC*（TMR2预分频值）
??? 式中的DC1的值由8位的CCPR1L和CCP1CON<5:4>2位组成。由此若PWM周期确定后,要获得不同占空比的PWM信号,只要改变DC1的值即可。
??? 系统的基本工作原理为：转速由霍尔位置传感器检测,测得的实际转速与给定速度进行比较,将输入变量模糊化（fuzzification）后进行模糊推理,产生相应的PWM信号从RC2/CCP1引脚输出。图1中,当RC2/CCP1输出低电平时,六只
