化率作为两个模糊输入变量，而将PID控 制策略中的比例、积分和微分参数的修正量作为三个模糊输出变量。
[0022] 2)确定所述模糊控制器中所有模糊变量的对应的隶属度函数类型和数目，这里 所有的模糊变量均包含5个模糊语言术语"NB (负大)、NS (负小)、ZO (正中）、PS (正小)、 PB (正大)"，对应5个隶属度函数，每个模糊变量对应的隶属度函数参数可用三个参数 (X1, X2) ^ 进彳丁表。
[0023] 根据步骤2)，可确定所述模糊控制器中共包含三个模糊规则子库，其中每个模糊 规则子库中的模糊规则数目为5 X 5=25条。
[0024] 确定待优化的多个优化目标。根据应用中的额定负载值，将电机控制系统的基于 额定负载的阶跃响应性能中的超调量、上升时间和调节时间作为待优化的多个优化目标。
[0025] 确定优化方法中的个体编码形式。将模糊控制器中的模糊变量所对应的隶属度函 数和模糊控制规则参数进行编码作为多目标优化方法中的个体。
[0026] 对于所述的两输入-三输出的模糊控制器而言，其所包含参数总共为75+15个：其 中模糊规则表包含三个子库，每个子库为25个参数，总共的参数数目为25X3=75个；而5 个模糊变量所对应的隶属度函数参数数目为3 X 5=15个。因而优化算法中每个个体可用一 个长度为90的实数编码串进行表示。
[0027] 针对每个个体所对应的模糊控制器参数，计算电机控制系统的多个优化目标，并 基于多目标优化算法中的Pareto占优概念对个体进行评价和比较。
[0028] 选择当前种群中的部分优良个体，实施克隆和变异操作，产生一定数目并发生变 异的新个体。
[0029] 计算新产生个体的超调量、上升时间和调节时间，并再次利用Pareto占优概念对 新个体进行比较和选择，确定新一代的种群。
[0030] 算法终结条件判断，若满足则结束算法的迭代优化过程，否则转到步骤6)继续进 行算法的优化过程。
[0031] 当多目标优化算法结束后，可得到并输出最优的模糊控制器的参数。
[0032] 本发明实施例的无刷直流电机直接转矩自适应模糊控制方法如图2所示，包括如 下步骤： 通过电机转子的得到初始时电机转子相对于三相定子的位置，同时能够确定初始时定 子磁链的初始值，如下式所示。
[0033] 式中表示转子永磁体的磁链幅值，是一个恒定值。―災、:_和 · 調_贝扮另瞭雜賴翻奸觀細相#止喊:獅社齡1：。
[0034] 通过三相端电压和二相相电流可得到估算的电机转矩和磁链，其中定子磁链表示 为幅值和相位角的极坐标形式。
[0035] 通过定子相电压和相电流检测电路，可得到三相端电压?/3，~ K和两相相电流 i3，厶的检测值，其中第三相的相电流可以通过另外两相得到，它们满足下面公式
假定Hlf为三相逆变器的直流侧电压。通过确定三相端电压等于1?丨的时 亥IJ，可以确定定子三相反电动势的过零时刻，进而可确定转子的实际位置。该功能是通过程 序进行实现，如果检测得到的三相端电压与/2的差值小于某个阈值，则视为两者 相等，该时刻即视为该相反电动势的过零时刻。进一步，确定转子的实际位置对应扇区信息 的原理如下。
[0036] 假定电机的三相定子绕组的通电相序为：
如果按照 上述的预定位的方法使得转子永磁铁的初始位置滞后于A相绕组Hgg角度，则在 一个通电周期内会依次检测到6次三相端电压等弓
的时刻，分别表示为
;中 ：表示三相端电压在该 Ui ， Uk ' C I " SJ 二·* U JL V Z 周期内首次等
时刻，而
则三相端电压在该周期内第 二次等于的时刻。则转子位置所处扇区的划分方法如下所示：
同时通过所述的三相相电压和三相相电流，通过坐标变换可得到它们在两相静止汉冷 坐标系上的分量和。
[0037] 定子磁链计算公式如下
定子每一相的相电阻，而[为系统的米样时间。
[0038] ||和^则分别表示定子磁链的幅值和幅角。
[0039] 接下来可得到电机转矩的计算公式
式中4为电机定子的自感系数。利用无刷直流电机的转子磁链和定子电流以及电机 转速可得到电机的转矩的计算公式：
电机的转速是通过转速传感器(采用增量式光电编码器）检测得出实际转速。
[0040] 由电机的给定转速和实际转速得到的速度偏差e和速度偏差的变化率ec。
[0041] 将所述的速度偏差e和速度偏差的变化率ec作为所述模糊控制器的输入信号，经 过模糊推理和去模糊化操作得到模糊控制器的三个输出信号，即PID控制器比例、积分和 微分三个参数的修正量，进一步得到PID控制器的输出，即系统的给定转矩。
[0042] 本实施例中，PID控制器的初始参数是通过工程上常用的试凑法进行确定，模糊推 理过程中去模糊化方法则是采用中心法。
[0043] 计算所述的实际转矩和给定转矩的偏差，并输入到转矩滞环调节器得到转矩滞环 输出;IS。所述的转矩滞环调节器采用两电平调节，如图9所示，当大于滞环宽度Jl时输出 高电平1，而当小于41?时输出低电平-1。
[0044] 计算所述的实际磁链和给定磁链的偏差，并输入到磁链滞环调节器得到磁链滞环 输出：_L。所述的转矩滞环调节器采用三电平调节，如图8所示，当大于滞环宽度ft:时输 出电平1，而当小于=1?:肘输出电平-1，当偏差由正转负时输出电平0,同样当偏差由负转 正时输出电平0。
[0045] 根据转矩滞环输出1?、磁链滞环输出以及转子位置所在扇区三个信号，通 过查表1所对应的逆变器开关管状态表来确定开关管的状态。本实施例中的逆变器开关管 状态表如表1所不。
[0046] 表1
其中表1所示的六个电压矢量以及转子位置的扇区的分布如图7所示。
[0047] 根据所述逆变器开关管的状态来控制逆变器输出电压，进而可驱动所述无刷直流 电机运行。
[0048] 本发明实施例的一种基于多目标优化的无刷直流电机的自适应模糊控制装置的 结构如图3所示。
[0049] 采用图3所示的控制装置时，可将该装置细分为无刷直流电机的三相相电流和相 电压检测电单元、转矩计算单元、磁链计算单元、转子位置估算单元、转速检测单元和模糊 控制器单元、转矩滞环调节单元、磁链滞环调节单元、开关管状态选择单元和逆变器控制单 J L 〇
[0050] 三相相电流和相电压检测电单元用于检测和计算无刷直流电机的三相相电流和 相电压，具体包括相电流和相电压检测单元和坐标变换单元。通过检测电路得到的电机的 定子三相相电流和相电压，并分别通过坐标变换模块最终得到相电压和相电流在两相静止 坐标系上的分量。
[0051 ] 转矩计算单元利用所述的坐标系上相电压和相电流来计算电机的电磁转矩。
[0052] 转子位置估算单元是利用检测得到的三相端电压来估算转子的实际位置以及所 处的扇区信息。
[0053] 磁链计算单元同样利用所述的:__:坐标系上相电压和相电流来计算电机的定子 磁链。
[0054] 在计算得到电机的定子磁链后，通过转速计算单元可得到电机的实际转速。
[0055] 利用给定转速和实际转速作为模糊控制器的输入，可得到电机的给定转矩。
[0056] 利用给定转矩和实际转矩可得到转矩偏差，作为转矩滞环调节单元的输入信号， 可得到转矩滞环输出信号。
[0057] 利用给定磁链和实际磁链幅值可得到磁链偏差，作为磁链滞环调节单元的输入信 号，可得到磁链滞环输出信号。
[0058] 根据转矩滞环输出信号、磁链滞环输出信号以及转子位置所在扇区三个信号，通 过查表1所对应的逆变器开关管状态表可确定开关管的状态。
[0059] 根据所述逆变器开关管的状态来作为逆变器控制单元的输入，进而可驱动所述无 刷直流电机运行。
[0060] 本发明实施例的一种基于多目标