基于直接转矩控制的低温物料搅拌系统设计与实现
本文选题:物料搅拌 + 无刷直流电机 ; 参考:《华中科技大学》2015年硕士论文
【摘要】:在现代生产和生活中搅拌被广泛应用于各个领域,在众多的搅拌设备中以高粘度的液体搅拌设备为研究热点,高粘度液体搅拌时产生的负载大,对搅拌电机的速度稳定性和转矩稳定性要求较高,应用于电机的直接转矩控制算法具有良好的静态和动态性能,能够很好地满足这一需求。文章系统的阐述了低温物料搅拌机控制系统的设计,对其中采用的无刷直流电机控制做出针对性的研究,分析了电机负载的特性,设计了应用于该系统的直接转矩控制算法。主要研究内容包括以下几个方面: 分析了低温物料搅拌机的结构原理和工作特性进研究了工作状态下搅拌系统的负载特性,拟合了无刷直流电机负载电流曲线,对负载的组成部分以及影响负载变化的主要因素进行分析。根据负载电流曲线建立了温度—负载电流曲线方程,,推导出了温度—负载转矩方程模型。 基于无刷直流电机的经典直接转矩控制算法提出了改进型直接转矩控制算法,去掉了磁链观测及反馈部分,同时优化了电压空间矢量选择表。采用Simulink模块对该算法进行运行仿真实验取得了良好的控制效果。 采用基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103ZET6为控制芯片完成低温物料搅拌系统的控制系统设计和搭建,包括硬件设计、软件设计以及电磁兼容性的设计。 开发的低温物料搅拌系统在与中山美科公司的合作项目中获得应用。从使用结果来看,该系统在大负载的工况下仍能保持转速和转矩的稳定性,具有良好的控制效果。
[Abstract]:In modern production and life, stirring is widely used in various fields. In many mixing equipment, the high viscosity liquid stirring equipment is the research hotspot, and the high viscosity liquid stirring produces a large load.The speed stability and torque stability of the agitator are very high. The direct torque control algorithm applied to the motor has good static and dynamic performance and can meet this requirement.In this paper, the design of the control system of low temperature material mixer is introduced, and the control of brushless DC motor is studied. The characteristic of motor load is analyzed, and the direct torque control algorithm is designed.The main research contents include the following aspects:The structure principle and working characteristic of low temperature material agitator are analyzed. The load characteristics of stirring system under working condition are studied, and the load current curve of brushless DC motor is fitted.The components of the load and the main factors affecting the load change are analyzed.According to the load current curve, the temperature-load current curve equation is established, and the temperature-load torque equation model is derived.Based on the classical direct torque control algorithm of brushless DC motor, an improved direct torque control algorithm is proposed, which removes the flux observation and feedback parts, and optimizes the voltage space vector selection table.The Simulink module is used to simulate the algorithm and good control effect is obtained.The control system of low temperature material mixing system is designed and built by STM32F103ZET6 based on ARM Cortex-M3 kernel, including hardware design, software design and electromagnetic compatibility design.The developed low-temperature material mixing system has been applied in the cooperation project with Zhongshan Metalco Co., Ltd.The results show that the system can maintain the stability of speed and torque under the condition of large load, and has good control effect.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ051.72
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本文编号:1750678
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