無(wú)刷直流 (BLDC) 電機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)車間不可或缺的一部分，主要用于伺服、致動(dòng)、定位和變速應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，精確的運(yùn)動(dòng)控制和穩(wěn)定的運(yùn)行至關(guān)重要。由于 BLDC 基于運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)的原理運(yùn)行以產(chǎn)生電機(jī)扭矩，因此在設(shè)計(jì)工業(yè) BLDC 系統(tǒng)時(shí)，主要的控制挑戰(zhàn)在于準(zhǔn)確地測(cè)量電機(jī)的扭矩和速度。
為了捕獲 BLDC 電機(jī)的扭矩，需使用多通道同步采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)同時(shí)測(cè)量三個(gè)感應(yīng)相電流中的兩個(gè)。由具有合適算法的微控制器計(jì)算第三個(gè)瞬時(shí)相電流。此過(guò)程可以準(zhǔn)確、即時(shí)地記錄電機(jī)狀況，而這是開(kāi)發(fā)堅(jiān)固耐用的高精度電機(jī)扭矩控制系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟。
無(wú)刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。無(wú)刷直流電機(jī)是指無(wú)電刷和換向器（或集電環(huán)）的電機(jī)，又稱無(wú)換向器電機(jī)。早在十九紀(jì)誕生電機(jī)的時(shí)候，產(chǎn)生的實(shí)用性電機(jī)就是無(wú)刷形式，即交流鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。但是，異步電動(dòng)機(jī)有許多無(wú)法克服的缺陷，以致電機(jī)技術(shù)發(fā)展緩慢。上世紀(jì)中葉誕生了晶體管，因而采用晶體管換向電路代替電刷與換向器的直流無(wú)刷電機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生了。這種新型無(wú)刷電機(jī)稱為電子換向式直流電機(jī)，它克服了無(wú)刷電機(jī)的缺陷。
無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）是一種多變量和非線性系統(tǒng)，其利用電子換向器取代了機(jī)械電刷和機(jī)械換向器，因此這種電機(jī)不僅保留了直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，而且又具有交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，使它一經(jīng)出現(xiàn)就以極快的速度發(fā)展和普及。本文在分析了無(wú)刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立了基于仿人智能控制的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速環(huán)采用基于速度特征狀態(tài)多模態(tài)控制的仿人智能控制算法，電流環(huán)采用傳統(tǒng)PI控制算法。
隨著對(duì)控制精度以及控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能要求的提高，對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)采用傳統(tǒng)的PID控制器往往難以滿足系統(tǒng)的性能要求。國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者在研究無(wú)刷直流電機(jī)的各種智能控制算法上取得了一定成果，然而目前無(wú)刷直流電機(jī)的各種智能控制算法還存在控制算法復(fù)雜、參數(shù)優(yōu)化等方面的問(wèn)題。
仿人智能控制是直接對(duì)人的控制經(jīng)驗(yàn)、技巧和各種直覺(jué)推理邏輯進(jìn)行測(cè)辨、概括和總結(jié)，并將其編制成簡(jiǎn)單、精度高、能實(shí)時(shí)運(yùn)行的控制算法。仿人智能控制方法具有多模態(tài)多控制器的結(jié)構(gòu)，將其應(yīng)用于無(wú)刷直流電機(jī)的控制能夠較好地解決當(dāng)前該領(lǐng)域控制器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)節(jié)困難、響應(yīng)遲鈍和不利于在線實(shí)現(xiàn)等問(wèn)題。
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