永磁无刷直流电机控制系统设计研究

发布时间：2017-09-05 10:00

  本文关键词：永磁无刷直流电机控制系统设计研究

  更多相关文章： 永磁无刷直流电机 模糊PID控制 转子位置

【摘要】：目前,国家正在大力发展新能源产业,促进节能降耗。永磁无刷直流电机作为新能源产业的一部分,已在电动车上实现了大规模的应用,拥有良好的发展前景。所以,针对永磁无刷直流电机控制系统的研究与设计具有很强的应用价值和必要性。在查阅大量文献的基础上,本文介绍了永磁无刷直流电机的结构和原理,进行了永磁无刷直流电机的PID控制系统仿真实验,分析了电流控制和直接转矩控制两种方式对永磁无刷直流电机响应的影响。综合比较之后,本文选择使用电流控制的方法实现永磁无刷直流电机的控制系统设计。永磁无刷直流电机的PID控制系统在转速变化范围较大时,转速响应有较大超调,性能不尽如人意。所以,本文在PID控制器的基础上,结合模糊控制理论,设计了一种参数自适应的模糊PID控制器结构。经过仿真实验验证,该结构的模糊PID控制器具有良好的转速响应和转矩响应,相比PID控制器,明显增加了转速调节范围,取得了良好的控制效果。本文基于卡尔曼滤波器,设计了一种永磁无刷直流电机转子位置识别方法。首先计算得到永磁无刷直流电机的相反电动势,经过卡尔曼滤波器获得平滑波形,得到线反电动势,以线反电动势过零点作为换向信号;然后,采用了一种换向信号的逻辑处理方法,以滤除抖动的位置信号,增强低速阶段转子位置检测的能力。经过仿真实验验证,这种转子位置识别方法能够有效的识别转子位置,提供精确的转子位置信号,有效的拓宽了转子位置识别范围,使其可以与模糊PID控制系统相匹配。最后本文完成了一种永磁无刷直流电机控制系统的驱动电路,实现了本文中的模糊PID控制器和转子位置识别方法。其中,驱动电路由TMS320F2812 DSP芯片作为控制核心,包含了N沟道MOSFET驱动电路,信号采集电路。然后,根据本文中的控制方法,进行了控制系统的软件结构设计,并且对相关模块进行了调试工作。
【关键词】：永磁无刷直流电机 模糊PID控制 转子位置
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM33;TP273
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-18
• 变量注释表18-19
• 1 绪论19-25
• 1.1 课题的背景及意义19-20
• 1.2 国内外研究现状20-24
• 1.3 论文主要内容24-25
• 2 无刷直流电机介绍25-31
• 2.1 无刷直流电机结构及工作原理25-27
• 2.2 无刷直流电机数学模型27-31
• 3 无刷直流电机的控制策略31-53
• 3.1 常见的无刷直流电机控制方法31-33
• 3.2 转速电流双闭环PID控制33-40
• 3.3 模糊自适应PID控制器的设计40-51
• 3.4 本章小结51-53
• 4 无位置传感器转子位置检测53-69
• 4.1 无位置传感器转子位置检测方法53-54
• 4.2 线反电动势法检测无刷直流电机转子位置54-58
• 4.3 卡尔曼滤波58-61
• 4.4 基于卡尔曼滤波的转子位置检测仿真61-67
• 4.5 本章小结67-69
• 5 硬件设计69-81
• 5.1 硬件选型及介绍69-71
• 5.2 系统构成71-79
• 5.3 本章小结79-81
• 6 软件设计81-87
• 6.1 软件开发环境CCS6简介81
• 6.2 DSP2812芯片初始化81-83
• 6.3 控制系统软件实现83-84
• 6.4 本章小结84-87
• 7 实验平台搭建87-91
• 7.1 电机参数的获取87-88
• 7.2 实验平台与结果88-91
• 8 总结91-93
• 参考文献93-97
• 作者简历97-100
• 学位论文数据集100

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 马春生,李国国;永磁无刷直流电机换相转矩分析[J];荆门职业技术学院学报;2005年06期

，

本文编号：797298