基于模型设计的无刷直流电机控制系统开发与应用
发布时间：2021-11-01 19:51
现代社会中,电能是最常用且最为普遍的二次能源。电机作为机电能量转换装置,应用范围已经遍及现代社会和国民经济的方方面面。无刷直流电机因其起动力矩大、过载能力强、高效率等特点而逐渐成为驱动电机首选,具有广阔的发展前景。本文以无刷直流电机为研究对象,利用基于模型设计方法的优势开发电机控制系统,能大大缩短开发周期,提高开发效率。论文的主要研究内容如下:首先本文对基于模型的设计方法进行了研究。给出了基于模型的设计流程及优势,重点介绍了代码自动生成方法,并从代码生成流程和代码生成过程出发进行具体分析,为后文电机控制系统代码自动生成提供理论依据。其次介绍了无刷直流电机的基本结构,建立了电机的数学模型。以三相全桥式驱动电路为例详细分析了无刷直流电机的工作原理,利用给出的功率管导通判断表阐述了电机换相的过程。给出了三种无刷直流电机调速方式,其中重点说明了调压调速中的PWM调速方式,同时分析了如何通过改变占空比的大小来实现PWM调速。提出了无刷直流电机调速系统模糊PID控制方案,通过建立模糊控制规则表实现PID参数整定,而解模糊化得到的模糊控制器查询表可以实现实时控制,提高调速系统的响应速度和控制精度。接...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 无刷直流电机的发展现状
1.2.2 基于模型设计的发展现状
1.3 本文主要研究内容和结构安排
第二章 基于模型的设计方法分析
2.1 基于模型设计的嵌入式系统开发流程
2.1.1 基于模型设计的概念
2.1.2 基于模型的设计流程
2.1.3 基于模型设计的优势
2.2 代码自动生成方法
2.2.1 代码自动生成流程
2.2.2 RTW(Real-Time Workshop)简介
2.2.3 代码生成过程分析
2.3 本章总结
第三章 无刷直流电机控制原理及方法
3.1 无刷直流电机的基本结构
3.1.1 电机本体
3.1.2 转子位置检测
3.1.3 电子换相电路
3.2 无刷直流电机的数学模型
3.3 无刷直流电机的工作原理
3.4 无刷直流电机的调速原理
3.5 基于模糊PID的无刷直流电机转速控制
3.5.1 隶属度函数的确定及模糊化
3.5.2 模糊控制规则建立
3.5.3 解模糊化及变量输出
3.6 本章总结
第四章 无刷直流电机控制系统硬件设计
4.1 无刷直流电机控制系统硬件整体结构
4.2 MC9S12XEP100 单片机
4.3 控制器主要硬件电路设计
4.3.1 电源电路
4.3.2 功率驱动电路
4.3.3 转子位置信号检测电路
4.3.4 速度输入电路
4.4 本章总结
第五章 无刷直流电机控制系统软件设计
5.1 CodeWarrior开发环境简介
5.2 软件整体设计
5.2.1 主程序设计
5.2.2 位置检测模块设计
5.2.3 中断服务模块设计
5.3 本章总结
第六章 无刷直流电机代码自动生成
6.1 总体设计方案与实现效果
6.2 代码生成过程关键文件分析
6.3 MC9S12XEP100 单片机底层驱动模块封装
6.3.1 S函数简介
6.3.2 模块封装关键文件分析
6.3.3 封装后显示效果
6.4 无刷直流电机控制模型
6.4.1 无刷直流电机控制模型模块
6.4.2 无刷直流电机控制模型验证
6.4.3 无刷直流电机代码自动生成
6.5 本章总结
第七章 实验结果分析
7.1 实验平台简介
7.2 实验平台各部分照片
7.3 实验结果分析
7.3.1 位置传感器信号检测
7.3.2 PWM输出信号检测
7.4 本章总结
总结与展望
1、总结
2、展望
参考文献
攻读学位期间取得的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁无刷直流电机调速系统优化控制[J]. 牛慧敏,常青,王耀力. 计算机仿真. 2018(12)
[2]无刷直流电机控制系统的研究[J]. 黄李威,林荣文,文思奇. 电气开关. 2018(05)
[3]利用MATLAB/RTW的嵌入式代码自动生成与整合[J]. 陈攀,张承瑞,罗映. 小型微型计算机系统. 2018(04)
[4]低速下无刷直流电机三相电压矢量位置检测方法[J]. 陈炜,刘志博,刘凯,夏长亮,耿强. 电工技术学报. 2017(04)
[5]基于Simulink的无刷直流电机双闭环调速系统仿真研究[J]. 马晓爽,石征锦. 制造业自动化. 2016(07)
[6]永磁无刷直流电机控制技术研究及应用[J]. 吴高杰. 科技传播. 2016(10)
[7]无刷直流电机双闭环控制系统的设计[J]. 方炜,张辉,刘晓东. 电源学报. 2014(02)
[8]基于dsPIC30F2010低功率逆变器的设计[J]. 倪福银,李云峰,龚烨玮. 江苏技术师范学院学报. 2013(02)
[9]基于dsp直流电机调速系统的设计[J]. 李方圆,李晓. 数字技术与应用. 2012(12)
[10]四轮轮毂电机驱动电动汽车无刷电机控制算法的研究[J]. 卢东斌,李建秋,何涛,欧阳明高,谷靖. 汽车工程. 2012(10)
硕士论文
[1]纯电动汽车整车控制器的设计[D]. 李健.湖南大学 2018
[2]基于模型设计的电动汽车永磁同步电机无速度传感器控制策略的研究[D]. 佘超.北京交通大学 2018
[3]基于模型设计的无刷直流电机控制系统研究[D]. 张才斗.长安大学 2018
[4]电动汽车用无刷直流电机控制技术研究[D]. 陈丽.河北科技大学 2017
[5]电动车用无刷直流电机控制系统研究[D]. 范守高.江苏大学 2017
[6]基于模型设计的小型汽油机空燃比精确控制研究[D]. 吴兵兵.江苏大学 2016
[7]车用永磁无刷直流电机控制技术研究[D]. 黄林.大连理工大学 2016
[8]基于CAN总线的发动机ECU检测系统的研究和开发[D]. 方长根.江苏大学 2016
[9]基于模型的控制系统开发验证平台设计[D]. 邢培栋.上海交通大学 2014
[10]基于RTOS和自动代码生成的EPS软件实现研究[D]. 林枫.吉林大学 2014
本文编号：3470699
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 无刷直流电机的发展现状
1.2.2 基于模型设计的发展现状
1.3 本文主要研究内容和结构安排
第二章 基于模型的设计方法分析
2.1 基于模型设计的嵌入式系统开发流程
2.1.1 基于模型设计的概念
2.1.2 基于模型的设计流程
2.1.3 基于模型设计的优势
2.2 代码自动生成方法
2.2.1 代码自动生成流程
2.2.2 RTW(Real-Time Workshop)简介
2.2.3 代码生成过程分析
2.3 本章总结
第三章 无刷直流电机控制原理及方法
3.1 无刷直流电机的基本结构
3.1.1 电机本体
3.1.2 转子位置检测
3.1.3 电子换相电路
3.2 无刷直流电机的数学模型
3.3 无刷直流电机的工作原理
3.4 无刷直流电机的调速原理
3.5 基于模糊PID的无刷直流电机转速控制
3.5.1 隶属度函数的确定及模糊化
3.5.2 模糊控制规则建立
3.5.3 解模糊化及变量输出
3.6 本章总结
第四章 无刷直流电机控制系统硬件设计
4.1 无刷直流电机控制系统硬件整体结构
4.2 MC9S12XEP100 单片机
4.3 控制器主要硬件电路设计
4.3.1 电源电路
4.3.2 功率驱动电路
4.3.3 转子位置信号检测电路
4.3.4 速度输入电路
4.4 本章总结
第五章 无刷直流电机控制系统软件设计
5.1 CodeWarrior开发环境简介
5.2 软件整体设计
5.2.1 主程序设计
5.2.2 位置检测模块设计
5.2.3 中断服务模块设计
5.3 本章总结
第六章 无刷直流电机代码自动生成
6.1 总体设计方案与实现效果
6.2 代码生成过程关键文件分析
6.3 MC9S12XEP100 单片机底层驱动模块封装
6.3.1 S函数简介
6.3.2 模块封装关键文件分析
6.3.3 封装后显示效果
6.4 无刷直流电机控制模型
6.4.1 无刷直流电机控制模型模块
6.4.2 无刷直流电机控制模型验证
6.4.3 无刷直流电机代码自动生成
6.5 本章总结
第七章 实验结果分析
7.1 实验平台简介
7.2 实验平台各部分照片
7.3 实验结果分析
7.3.1 位置传感器信号检测
7.3.2 PWM输出信号检测
7.4 本章总结
总结与展望
1、总结
2、展望
参考文献
攻读学位期间取得的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁无刷直流电机调速系统优化控制[J]. 牛慧敏,常青,王耀力. 计算机仿真. 2018(12)
[2]无刷直流电机控制系统的研究[J]. 黄李威,林荣文,文思奇. 电气开关. 2018(05)
[3]利用MATLAB/RTW的嵌入式代码自动生成与整合[J]. 陈攀,张承瑞,罗映. 小型微型计算机系统. 2018(04)
[4]低速下无刷直流电机三相电压矢量位置检测方法[J]. 陈炜,刘志博,刘凯,夏长亮,耿强. 电工技术学报. 2017(04)
[5]基于Simulink的无刷直流电机双闭环调速系统仿真研究[J]. 马晓爽,石征锦. 制造业自动化. 2016(07)
[6]永磁无刷直流电机控制技术研究及应用[J]. 吴高杰. 科技传播. 2016(10)
[7]无刷直流电机双闭环控制系统的设计[J]. 方炜,张辉,刘晓东. 电源学报. 2014(02)
[8]基于dsPIC30F2010低功率逆变器的设计[J]. 倪福银,李云峰,龚烨玮. 江苏技术师范学院学报. 2013(02)
[9]基于dsp直流电机调速系统的设计[J]. 李方圆,李晓. 数字技术与应用. 2012(12)
[10]四轮轮毂电机驱动电动汽车无刷电机控制算法的研究[J]. 卢东斌,李建秋,何涛,欧阳明高,谷靖. 汽车工程. 2012(10)
硕士论文
[1]纯电动汽车整车控制器的设计[D]. 李健.湖南大学 2018
[2]基于模型设计的电动汽车永磁同步电机无速度传感器控制策略的研究[D]. 佘超.北京交通大学 2018
[3]基于模型设计的无刷直流电机控制系统研究[D]. 张才斗.长安大学 2018
[4]电动汽车用无刷直流电机控制技术研究[D]. 陈丽.河北科技大学 2017
[5]电动车用无刷直流电机控制系统研究[D]. 范守高.江苏大学 2017
[6]基于模型设计的小型汽油机空燃比精确控制研究[D]. 吴兵兵.江苏大学 2016
[7]车用永磁无刷直流电机控制技术研究[D]. 黄林.大连理工大学 2016
[8]基于CAN总线的发动机ECU检测系统的研究和开发[D]. 方长根.江苏大学 2016
[9]基于模型的控制系统开发验证平台设计[D]. 邢培栋.上海交通大学 2014
[10]基于RTOS和自动代码生成的EPS软件实现研究[D]. 林枫.吉林大学 2014
本文编号：3470699
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