無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、無刷直流電機(jī)(BLDCM)是近年來迅速發(fā)展起來的一種新型直流電機(jī),它通過外部電子電路換相來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械電刷換相,克服了傳統(tǒng)直流電機(jī)因?yàn)殡娝⑴c換向器之間的摩擦而帶來的電火花、電機(jī)損耗及噪音等一系列問題,并具有體積小、調(diào)速性能好、輸出轉(zhuǎn)矩大、效率高等優(yōu)點(diǎn),因而受到了廣泛關(guān)注。隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展以及稀土永磁材料的不斷涌現(xiàn),使得它在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域以及人們的日常生活中具有非常廣闊的應(yīng)用范圍和市場(chǎng)前景。因此,對(duì)其控制系統(tǒng)的研究具有

2、重要的理論指導(dǎo)和實(shí)際工程意義。本文以無刷直流電機(jī)為主要研究對(duì)象,著重研究了其轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的控制方法。
　　 論文首先闡述了無刷直流電機(jī)控制技術(shù)的研究背景及意義,介紹了無刷直流電機(jī)的發(fā)展歷史和國內(nèi)外控制研究現(xiàn)狀,比較分析了PID控制,變結(jié)構(gòu)控制,模糊控制及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制在無刷直流電機(jī)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用。
　　 其次,根據(jù)無刷直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理,通過分析其數(shù)學(xué)模型,闡述了無刷直流電機(jī)的運(yùn)行特性和調(diào)速方法。然后針對(duì)無刷直流

3、電機(jī)非線性、多變量的系統(tǒng)因素,考慮到傳統(tǒng)PID控制難以對(duì)其進(jìn)行高精度控制,結(jié)合模糊控制和PID控制的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了模糊PID控制器,并將控制器應(yīng)用于無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速外環(huán)控制中,通過Matlab軟件建立了無刷直流電機(jī)雙閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的仿真模型。仿真結(jié)果表明,相對(duì)傳統(tǒng)PID轉(zhuǎn)速環(huán)控制,采用模糊PID控制使系統(tǒng)響應(yīng)速度加快,動(dòng)、靜態(tài)特性及魯棒性能變得更好。由于模糊控制是基于規(guī)則控制的,規(guī)則的產(chǎn)生和調(diào)整往往依賴于專家經(jīng)驗(yàn),為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的整體

4、控制性能,本文在模糊PID控制的基礎(chǔ)上又進(jìn)行了改進(jìn),融合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制,針對(duì)轉(zhuǎn)速外環(huán)設(shè)計(jì)了一種基于最優(yōu)二次型單神經(jīng)元模糊自適應(yīng)PID控制器,仿真結(jié)果表明采用二次型單神經(jīng)元模糊PID控制所取得的控制效果均優(yōu)于傳統(tǒng)的PID控制和模糊PID控制。
　　 最后以DSP2407為主控芯片進(jìn)行了無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的硬軟件設(shè)計(jì),并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合理論分析。硬件電路設(shè)計(jì)主要包括主電路,功率驅(qū)動(dòng)電路,轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路,相