无刷电机的出現使传统式的炭刷和换向器构造获得了提升，但传统式的控制方案却已不具备通用性，在一定水平上限定了无刷电机的运用。文中详细介绍了无刷电机的构造和原理，随后剖析了传统式PID优化算法的理论基础，最终选用模煳PID控制优化算法对无刷电机的控制方案进行了优化提升。

1.无刷电机的原理

无刷电机主要由电枢绕组、永磁体、定子、转子、电子换向器等结构组成，其中电枢绕组组装在定子上，永磁体磁极组装在转子上，电子换的应用使传统电机的电刷和换向器不复存在。根据应用场合的不同，电机绕组的相数可以不尽相同，转子对数也有多种形式，绕组的连接可以采用星型和封闭型两种，但由于封闭绕组具有较高的损耗，效率也不高，因此大部分无刷电机的绕组采用星型连接。不同型号的电子换相器可能具有不同的结构形式，因此又有桥式换向器和非桥式换向器的区分，其中非桥式换向器结构简单、成本较低，但由于效率不高，实际很少应用，故格式换向器是主流。

电流经过某相定子时会产生逆变交流信号，交流信号在气隙的作用下感应出旋转磁场推动转子运动。霍尔传感器实时测量转子位置并将功率开关管有序导通，驱动无刷电机持续运转。根据转子位置和换相关系的不同，功率开关管的导通或截止相序也不同，从而控制无刷电机的正转或反转。

2.无刷电机PID 算法：模煳控制

传统的有刷电机需要设计电刷和换向器，因此存在机械摩擦和换相火花等问题，导致寿命不长，可靠性也较差。为了解决这一问题，无刷电机应运而生。无刷电机不再采用电刷和换向器结构，取而代之的是电子换相法，因而大大提高了电机的总体性能。然而，这种性能提高是以控制系统的复杂化为代价的。由于无刷电机在结构上较复杂，非线性和时变特性也更加显着，因此传统的 PID 控制算法很难满足精度要求。为此，需要探讨新的控制算法，以适应无刷直流电机日益广泛的应用需求。

当前的无刷电机控制系统广泛采用PID算法，所谓PID控制算法就是由比例、积分、微分三部分组合在一起，动态地修正系统误差的一种控制体系。如果被控制对象的数学模型可以被准确地描述，那么PID久可以获得很高的控制精度。此外，PID控制算法还简单易行、调试方便、可靠稳定、动态性能好等许多优点，因而成为运动控制领域中应用最为普遍的方案。