基于dsp的无刷直流电机控制系统的设计与仿真研究（可复制）.pdf

摘要无刷直流电机具有结构简单、运行可靠、维护方便、动静态特性好等优点,目前对无刷直流电机伺服系统的控制策略研究是一个热点。首先,介绍了无刷直流电机的结构、工作原理,数学模型以及控制方法。在工业上已得到越来越广泛的应用。随着工业控制对系统的精度、响应速度以及稳定性能等要求越来越高,使得研究合理的控制算法变得至关重要。因此,传统的闭环控制大多采用的是经典的刂扑惴ā6韵咝允辈槐涞目刂对象来说,刂瓶梢杂泻芎玫目刂菩ЧH欢匏⒅绷鞯缁且桓龇窍咝浴强耦合性以及时变的系统,并且电机的参数会随着运行条件而发生改变。因此,传统的刂破鞑皇屎细呔ǘ鹊目刂埔G蟮某『稀1疚奶教至四:刂朴用于无刷直流电机控制策略的方法,设计了基于奈匏⒅绷鞯缁刂葡低常并进行了仿真研究。经过比较,确立了以:诵牡奈匏⒅绷鞯缁刂葡低撤桨浮1究刂葡低车主要优势在于利用数字信号处理器的高速运算功能,易于实现各种高效的控制算法,达到无刷直流电机的高精度控制的目的。其次,详细阐述了无刷直流电机控制系统的设计,包括系统的硬件和软件设计。以公司的酒?刂坪诵模杓屏宋匏⒅绷鞯缁刂电路、驱动电路、检测电路以及保护电路。本文还对控制系统软件进行了简单介绍,包括主程序、中断子程序、速度环以及电流环算法,并绘制出了程序流程图。另外,针对刂贫晕匏⒅绷鞯缁刂菩阅懿蛔愕娜钡悖芯苛四:制与刂葡嘟岷系目刂品椒ǎ岢隽四:允视控制策略,设计并实现了无刷直流电机的模糊自适应俣瓤刂破鳌最后,在/环境下,建立了无刷直流电机控制系统的仿真模型,仿真结果表明本文提出的方案是可行的,同时验证了模糊自适应刂朴于传统的刂疲罢呔哂邢煊λ俣雀臁⒊鞲⑽榷ㄐ愿玫奶氐恪文章最后对全文进行了总结,并提出下一步工作的展望。关键词:无刷直流电机,:允视,/,仿真
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第滦髀课题研究的背景和意义国内外研究现状发现的电磁感应定律制造了世界上第一台应用于实际的直流电机【俊6杂诖的直流电机来说,其工作时需要利用电刷和换相器来换相,但是电刷很容易磨成本高并且维修十分困难,从而大大的限制了它的应用范围。因此目前工业生产中三相异步电机得到了广泛的应用。但一直有学者来研究,目的是想通过电据元件来实现换相的直流无刷电机于年问世,这是无刷直流电机的发要的意义【。刷直流电机及其控制,目的是为了研制高性能的无刷直流伺服电机的控制系统,一百多年以来,电机相关理论得到了充分的发展,年亨利根据法拉第损甚至产生火花,因此降低了电机的可靠性。另一方面,传统直流电机的制造子换相来取代传统的机械换相。但是由于受到了大功率电力电子器件发展的限制,直流电机的发展也受到了很大的阻碍。针对传统直流电机的不足,美国科学家瓾热擞瓴捎镁管换向电路来代替机械换相器换相,就此宣告了现代无刷直流电机的问世。根展过程中重要的里程碑。世纪年代以来,电力电子技术的飞速发展与高性能永磁材料的问世,许多高性能功率的开关器件、等的问世,都为无刷直流电机的应用打下了坚实的基础【俊无刷直流电机的特点是结构简单、运行可靠、维护方便。它又有传统直流电机控制简单、调速性能好、功率密度高、输出转矩大等特点【俊R虼耍匏⒅流电机在工业机器人控制、数控设备、纺织、化工等工业控制领域得到了广泛的应用。所以,对无刷直流电机及其控制方法进行系统、深入的研究有十分重目前,国内外的许多专家、学者在无刷直流电机的费了很多精力去研究无取得了很大的进步,但也还有很多需要有待深入研究的问题。武汉理工大学硕宦畚
也是参照交流电机的公式计算出来的。这些计算公式是否需要修正,如何修正,无刷直流电机控制存在的难题之一是转矩脉动,转矩脉动限制了速度控制精度和位置控制性能的进一步提升,比如在音响设备、电影机械中的无刷直流成为提高系统性能的关键。转矩脉动分为:纹波转矩脉动、换流转矩脉动、齿传感器检测法相比,无位置传感器系统省去了位置传感器,简化了电机结构,缁咎迳杓无刷直流电机的绕组结构的设计一般参考交流电机,无刷直流电机的参数目前还没有结论。无刷直流电机转子永磁体的放置形式也可以多种多样,磁场分布的实际情况又非常复杂,传统的等效磁路分析法有很多不足之处【俊>芈龆电机,要求电机能够运行平稳、尽可能减小噪声,因此抑制甚至消除转矩脉动槽效应转矩脉动、枢反应产生而转矩脉动。其中纹波转矩脉动是因为在电机的设计及其制造过程中,受精度及其他条件的限制会产生纹波转矩脉动【俊N匏⒅流电机的电枢电流理论上为5木匦尾ǎ庋匏⒅绷鞯缁梢圆愣ǖ转矩。但在实际换相过程中,绕组中的电感存在着储能作用,使得电枢电流在实际运行中很难达到期望的矩形波。此外,由于电机定子的齿槽效应也会产生齿槽效应转矩脉动。另外,电枢绕组流过的电流会产生的电枢反应磁势。这个磁势造成电机内部气隙磁场的畸变,从而也会引起电枢反应产生而转矩脉动