基于DSP的无刷直流电机驱动控制系统设计

发布时间：2021-11-24 06:50

　　与传统有刷直流电机相比,无刷直流电机由于其具有效率高、可靠性好、噪音低、寿命长的优点,被广泛应用于家用电器、无人机、电动汽车以及工业机器人等多种领域。本文针对无刷直流电机驱动和控制的快速性、稳定性和精确性需求,构建了无刷直流电机的数学模型,设计了一种基于DSP的无刷直流电机驱动控制系统,并在此基础上研究了基于单神经元的PI控制器,改进了串级PI控制算法,实现了无刷直流电机的稳定驱动与精确控制。结果表明,本论文所构建的驱动控制系统具有控制精度高,响应速度快,成本较低等优点。论文主要工作如下:1.分析了无刷直流电机的工作原理与控制方法。从电机本体、位置传感器及驱动控制电路等方面分析了控制系统的基本结构;通过分析位置、转速、电流等三个控制量的检测方案,以及无刷直流电机的驱动方式,阐述了控制系统的基本工作原理;建立了无刷直流电机的数学模型。2.研究了无刷直流电机串级PI控制算法。设计了电流内环、转速外环的无刷直流电机串级控制系统,研究了基于单神经元的PID控制器,以提高控制系统的性能;然后根据实验所用电机参数,基于MATLAB软件平台构建了仿真模型,并对仿真结果进行分析。3.设计了无刷直流电机... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．２内转子类型与外转子类型对比??无刷直流电机的定子主要由铁芯和绕在其上的线圈构成

?第２章无刷直流电机驱动控制系统基本原理???变桥电路相连，另一端彼此相连。由于三角形接法的封闭回路会形成环流，对电??机的损耗较大，因此星型接法在无刷直流电机中的应用范围更广［１８］。??＾通??Ｃ?—?１?Ｂ?上二二――??星形接法?三角形接法??图２．３绕组两种接法简化示意图??无刷直流电机的转子是由永磁体和导磁铁芯构成的。目前永磁体材料通常选??择磁通密度较高的稀土合金磁体，一般有２到８对磁极，通过将Ｎ极和Ｓ极交??替安装来产生磁常永磁体在铁芯上排列方式主要有两种：贴片式与嵌入式，两??种方式都能够产生理想的气隙磁通分布，如图２．４为转子的永磁体排列方式。在??理想条件下，转子产生的气隙磁通为梯形波形，这与当定子绕组通电旋转产生的??反电动势是一致的，三相之间的相位差为１２０°【１９］。??０＠＠??Ｓ??图２．４转子的永磁体排列方式??２．１．２位置传感器??位置传感器在无刷直流电机驱动控制系统中起着至关重要的作用，主要用来??检测电机转子的磁极所在位置，并将这一位置信息转换成电信号，传递给逻辑开??关电路，逻辑开关电路通过信号就可以完成换相。无刷直流电机中常用的位置传??感器有：电磁感应式、光电式、光电编码器式、磁敏式??１．电磁感应式位置传感器对转子位置的测量是通过电磁效应实现的，包括开??放式变压器、铁磁谐振电路和接近开关等，其中开放式变压器在无刷直流电机中??的使用频率较高。电磁感应式位置传感器的输出信号较强，稳定性好，维护成本??８??

?第２章无刷直流电机驱动控制系统基本原理???变桥电路相连，另一端彼此相连。由于三角形接法的封闭回路会形成环流，对电??机的损耗较大，因此星型接法在无刷直流电机中的应用范围更广［１８］。??＾通??Ｃ?—?１?Ｂ?上二二――??星形接法?三角形接法??图２．３绕组两种接法简化示意图??无刷直流电机的转子是由永磁体和导磁铁芯构成的。目前永磁体材料通常选??择磁通密度较高的稀土合金磁体，一般有２到８对磁极，通过将Ｎ极和Ｓ极交??替安装来产生磁常永磁体在铁芯上排列方式主要有两种：贴片式与嵌入式，两??种方式都能够产生理想的气隙磁通分布，如图２．４为转子的永磁体排列方式。在??理想条件下，转子产生的气隙磁通为梯形波形，这与当定子绕组通电旋转产生的??反电动势是一致的，三相之间的相位差为１２０°【１９］。??０＠＠??Ｓ??图２．４转子的永磁体排列方式??２．１．２位置传感器??位置传感器在无刷直流电机驱动控制系统中起着至关重要的作用，主要用来??检测电机转子的磁极所在位置，并将这一位置信息转换成电信号，传递给逻辑开??关电路，逻辑开关电路通过信号就可以完成换相。无刷直流电机中常用的位置传??感器有：电磁感应式、光电式、光电编码器式、磁敏式??１．电磁感应式位置传感器对转子位置的测量是通过电磁效应实现的，包括开??放式变压器、铁磁谐振电路和接近开关等，其中开放式变压器在无刷直流电机中??的使用频率较高。电磁感应式位置传感器的输出信号较强，稳定性好，维护成本??８??


本文编号：3515453