1 控制系統(tǒng)的控制方案

系統(tǒng)控制框圖如圖1所示，采用串級控制，分為轉速環(huán)(外環(huán))和電流環(huán)(內環(huán))。為了提高系統(tǒng)響應的快速性和限流的必要性，電流環(huán)仍采用傳統(tǒng)的PI調節(jié)器，而轉速則采用神經元控制器，以提高其魯棒性。

2 單神經元PSD自適應控制算法

單神經元自適應PSD算法控制框圖見圖2。

圖2中狀態(tài)轉換器的輸人為設定值r(k)和過程輸出y(k)，轉換器的作用是獲得單神經元的三個輸入量x1(k)，x2(k)，x3(k)，在這里：

其中：Wi(k)(i=1，2，3)為對應于神經元輸入xi(k)的加權系數。

控制器總輸出為：

z(k)為教師信號，在這里取z(k)=e(k)。這是因為控制效果主要與e(k)和△e(k)有關。為了保證學習算法的收斂性和控制的魯棒性，一般采用規(guī)范化學習算法以構成單神經元PSD控制規(guī)律，所以單神經元自適應PSD的控制算法如下：

3 控制系統(tǒng)的硬件設計

控制系統(tǒng)以LM3S8962為核心，LM3S8962是基于ARM?CortexTM-M3的32位RISC控制器，具有內部存儲器、4個通用定時器、遵循ARM FiRM規(guī)范的看門狗定時器、控制器局域網(CAN)、10／100以太網控制器、同步串行接口(SSI)、2個完全可編程的UART、4個10位ADC、模擬比較器、I2C、6個PWM輸出、2個QEI模塊。

系統(tǒng)主電路采用晶閘管三相全控橋式電路，控制電路主要由LM3S8962芯片構成，一是完成速度脈沖的采樣、控制算法的實現和控制極脈沖的輸出等。二是完成起、?？刂疲I盤及顯示器接口等。系統(tǒng)硬件方框圖如圖3所示。

從LM3S8962芯片出來的PWM輸出信號，經過光電隔離驅動，送入晶閘管控制極，實現對全控橋的控制。

電流檢測回路采用霍爾電流傳感器CSNP661檢測直流電流Id，當檢測到電流值超過設定的限幅值時ARM立即進行中斷處理，封鎖輸出給晶閘管的PWM信號，并發(fā)出聲光報警信號。

系統(tǒng)采用測速發(fā)電機測量電動機轉速，把轉速信號轉換成電壓信號，經分壓電阻送給ARM的ADC轉換輸入中斷。

4 控制系統(tǒng)軟件設計

軟件結構：本系統(tǒng)軟件采用功能模塊設計方法，軟件由系統(tǒng)、主程序、中斷服務子程序及其他相關的子程序組成。

主程序主要完成芯片的初始化、變量的初始化等。

中斷程序主要包括ADC轉換結束中斷等幾個部分。

在串行口中斷中，主要完成與主機信息的傳輸，根據制定的串行通信協議，按照主機的命令進行各種動作。

在ADC中斷中，通過ADC轉換的數值經過計算得到當前負載電流值，進行電流環(huán)調節(jié)，每經過一定次數電流環(huán)調節(jié)，就進行一次速度環(huán)調節(jié)，以保證系統(tǒng)按照要求進行控制。

5 仿真實驗

為檢驗本系統(tǒng)的控制性能，對直流電機(額定數據：380 V，37 A，200 r／min)進行了空載起動和突加負載的仿真實驗，得出電流和轉速的變化曲線如圖4和圖5所示。

6 結語

實驗結果表明，本系統(tǒng)結構簡單，控制可靠，能保持快速響應及無靜差和較小超調等優(yōu)良性能，采用了高性能高精度的ARM芯片的模糊控制器，能達到很高的控制精度。同時，系統(tǒng)具有較強的擴展能力，可以通過串行口或者以太網與上位機通信。