基于模糊邏輯的測(cè)井永磁無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究.pdf

1、針對(duì)測(cè)井永磁無(wú)刷直流電機(jī)在井下的功能要求，本文對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究，采用模糊分?jǐn)?shù)階PID控制算法來(lái)提高測(cè)井動(dòng)力系統(tǒng)的控制性能，設(shè)計(jì)了硬件驅(qū)動(dòng)電路，并編寫了相應(yīng)的軟件算法來(lái)實(shí)現(xiàn)所需功能，使永磁無(wú)刷直流電機(jī)能夠在井下環(huán)境中帶動(dòng)測(cè)井儀器可靠運(yùn)行。
　　首先，為了提高測(cè)井動(dòng)力系統(tǒng)的控制性能，本文將常規(guī)整數(shù)階PID控制器各個(gè)環(huán)節(jié)的階次從整數(shù)擴(kuò)展為非整數(shù)，采用分?jǐn)?shù)階 PID控制算法來(lái)調(diào)節(jié)測(cè)井無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本文給出了測(cè)井無(wú)刷電機(jī)

2、的傳遞函數(shù)，并在此基礎(chǔ)上依次分析了積分階次和微分階次對(duì)電機(jī)控制性能的影響。在SIMULINK環(huán)境中搭建了測(cè)井無(wú)刷電機(jī)雙閉環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型，對(duì)比分析了分?jǐn)?shù)階 PID控制器與常規(guī)整數(shù)階 PID控制器的控制效果，分析結(jié)果表明分?jǐn)?shù)階 PID控制器具有更強(qiáng)的靈活性，可以使測(cè)井動(dòng)力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力得到改善。
　　其次，為了進(jìn)一步提高電機(jī)在井下環(huán)境的穩(wěn)速性能，本文將模糊邏輯理論應(yīng)用到測(cè)井電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。針對(duì)分?jǐn)?shù)階 PID控制器各個(gè)

3、參數(shù)的具體特性，分別編寫各個(gè)模糊調(diào)節(jié)量的推理規(guī)則，利用MATLAB模糊邏輯工具箱，依次完成輸入量模糊化、輸出量反模糊化和控制量模糊推理的具體設(shè)計(jì)過(guò)程。本文將模糊控制器應(yīng)用于測(cè)井無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的速度外環(huán)，仿真結(jié)果表明，模糊分?jǐn)?shù)階 PID控制算法可以顯著改善測(cè)井動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能和魯棒性，這對(duì)于提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在測(cè)井環(huán)境中的可靠性具有重要的意義。
　　本文以測(cè)井無(wú)刷電機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件電路，主要包括：DSP主控單元、轉(zhuǎn)子位

4、置檢測(cè)單元、信號(hào)邏輯電平轉(zhuǎn)換單元、電流采樣單元、MOSFET主開關(guān)驅(qū)動(dòng)單元和指令通訊單元。在硬件電路的基礎(chǔ)上，編寫了包括主控芯片初始化模塊、AD采樣模塊、軟起動(dòng)模塊、邏輯換相模塊、485指令通訊模塊、數(shù)字模糊PID模塊等在內(nèi)的軟件程序。
　　最后，本文完成了對(duì)測(cè)井無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)調(diào)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明測(cè)井無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲取位置信號(hào)和電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的指令通訊，模糊控制算法可以提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能，該測(cè)井無(wú)刷電機(jī)可以