基于模糊邏輯的測井永磁無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)研究.pdf

1、針對測井永磁無刷直流電機在井下的功能要求，本文對電機驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行了仿真和實驗研究，采用模糊分?jǐn)?shù)階PID控制算法來提高測井動力系統(tǒng)的控制性能，設(shè)計了硬件驅(qū)動電路，并編寫了相應(yīng)的軟件算法來實現(xiàn)所需功能，使永磁無刷直流電機能夠在井下環(huán)境中帶動測井儀器可靠運行。
　　首先，為了提高測井動力系統(tǒng)的控制性能，本文將常規(guī)整數(shù)階PID控制器各個環(huán)節(jié)的階次從整數(shù)擴展為非整數(shù)，采用分?jǐn)?shù)階 PID控制算法來調(diào)節(jié)測井無刷電機的轉(zhuǎn)速。本文給出了測井無刷電機

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電機控制性能的影響。在SIMULINK環(huán)境中搭建了測井無刷電機雙閉環(huán)驅(qū)動系統(tǒng)的仿真模型，對比分析了分?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控制器具有更強的靈活性，可以使測井動力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)響應(yīng)能力得到改善。
　　其次，為了進(jìn)一步提高電機在井下環(huán)境的穩(wěn)速性能，本文將模糊邏輯理論應(yīng)用到測井電機驅(qū)動系統(tǒng)中。針對分?jǐn)?shù)階 PID控制器各個

3、參數(shù)的具體特性，分別編寫各個模糊調(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)計過程。本文將模糊控制器應(yīng)用于測井無刷電機驅(qū)動系統(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井動力系統(tǒng)的動靜態(tài)性能和魯棒性，這對于提高驅(qū)動系統(tǒng)在測井環(huán)境中的可靠性具有重要的意義。
　　本文以測井無刷電機為核心，設(shè)計了驅(qū)動系統(tǒng)的硬件電路，主要包括：DSP主控單元、轉(zhuǎn)子位

4、置檢測單元、信號邏輯電平轉(zhuǎn)換單元、電流采樣單元、MOSFET主開關(guān)驅(qū)動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，本文完成了對測井無刷電機驅(qū)動系統(tǒng)的實驗調(diào)試，實驗結(jié)果表明測井無刷電機驅(qū)動系統(tǒng)能夠?qū)崟r獲取位置信號和電流信號，實現(xiàn)與上位機的指令通訊，模糊控制算法可以提高驅(qū)動系統(tǒng)的性能，該測井無刷電機可以