特点，而直线电机伺服控制系统又是一种要求要具有快速响应性并能够在极短时间内实现
动态调节的系统，所以本文考虑在速度环设计了

PID 模糊控制器，利用模糊控制器对电机

的速度进行控制，并同电流环和位置环的经典控制策略一起来实现对直线电机的精确控制。

 

　　模糊控制器包括四部分：（

1）模糊化。主要作用是选定模糊控制器的输入量，并将其

转换为系统可识别的模糊量，具体包含以下三步：第一，对输入量进行满足模糊控制需求
的处理；第二，对输入量进行尺度变换；第三，确定各输入量的模糊语言取值和相应的隶
属度函数。（

2）规则库。根据人类专家的经验建立模糊规则库。模糊规则库包含众多控制规

则，是从实际控制经验过渡到模糊控制器的关键步骤。（

3）模糊推理。主要实现基于知识的

推理决策。（

4）解模糊。主要作用是将推理得到的控制量转化为控制输出。 

　　

3.2 速度环模糊控制器设计 

　　速度环模糊控制器的结构如图

1。 

　　图

1 速度环模糊控制器结构 

　　由图

1 可知，首先，将速度误差 E 和偏差变化率 ΔE 都进行模糊量化处理，将量化后

的数据作为模糊控制器的两个输入；然后，根据模糊规则进行模糊推理，并将推理后的模
糊值解模糊化后再乘以比例因子转换为

ΔKp、ΔKi、ΔKd；第三，将步骤 2 得到的值与原值做

加运算得到最新的一组

 PID 值；最后，根据新的 PID 值求得控制程度 u （t），完成控制任

务。

 

　　

4 控制系统总体方案设计 

　　首先，将采用经典

PID 控制的位置环处理后得到值作为给定速度信号 V*；然后将速度

反馈值

V 与 V*的差值经由速度环模糊控制器输出电流矢量的计算值 Iq*和 Id*（角标 d、q

代表

d-q 旋转坐标系的两个坐标轴）；第三，将电流反馈值 Iq、Id 与指令值 Iq*、Id*的差值

分别由

q 轴和 d 轴的电流调节器进行调整；第四，将上位步骤得到的信号通过 SVPWM 技

术进行处理，形成逆变器的

 PWM 信号；最后，控制逆变器输出需要的信号来控制电机运

行。

 

　　

5 结束语 

　　直线电机伺服控制技术在高精度机床加工、高精度定位检测等许多领域得到了广泛的应
用，但是我国在这方面的研究与发达国家相比还比较薄弱，应用方式也比较单一。本文通过
构建模糊控制器对电机速度进行控制，获得了理想的控制结果，这为发展高性能的直线电
机伺服系统提供了一定的指导价值。

 

　　参考文献：

 

　　

[1]叶云岳.直线电机原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2002. 

　　

[2]曾光奇，胡均安，王东等.模糊控制理论与工程应用[M].武汉：华中科技大学版社，

2006. 
　　

[3]孙宜标.基于模糊自学习的交流直线伺服系统滑模变结构控制[J].电工技术学报，

2001 （1）. 
　　

[4]杨志，孙志永.模糊模型算法控制的永磁同步电动机位置伺服系统[J].北京信息科技

大学学报，

2011（3）