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文檔簡介
1、無刷直流電機采用電子換相代替機械換相,既具有直流電機的良好調(diào)速性能,又具有交流電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、使用壽命長、維護方便等優(yōu)點,在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域以及日常生活中都有廣泛的應(yīng)用。本文以無刷直流電機作為研究對象,根據(jù)無刷直流電機的結(jié)構(gòu)及運行工作原理,詳細(xì)分析了無刷直流電機的運行特性和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)原理,建立了無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,深入研究了電機調(diào)速系統(tǒng)性能。
由于對無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速精度和魯棒性要求越來越高,先
2、進的控制算法在電機調(diào)速性能中的作用越來越重要。本文采用雙閉環(huán)控制系統(tǒng),外環(huán)為速度環(huán),內(nèi)環(huán)為電流環(huán),速度環(huán)實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的抗干擾調(diào)節(jié),從而使電機在穩(wěn)態(tài)時無靜差;電流環(huán)實現(xiàn)電流跟隨、過流保護和抑制電壓干擾。在控制策略上,針對傳統(tǒng)PID控制對電機轉(zhuǎn)速控制響應(yīng)速度慢、控制精度低,以及電機調(diào)速系統(tǒng)負(fù)載或參數(shù)變化時很難達到預(yù)期效果等問題,提出了一種新型模糊自適應(yīng)PI控制策略,既具有模糊控制的魯棒性強、超調(diào)小、上升時間快、動態(tài)相應(yīng)好的特點,又具有PID控制
3、很好的動態(tài)跟蹤品質(zhì)和穩(wěn)定精度的特點,以滿足無刷直流電機無級調(diào)速系統(tǒng)的要求。
隨著微處理器的出現(xiàn)與發(fā)展,數(shù)字控制技術(shù)可使控制電路大為簡化,并能提高系統(tǒng)的抗干擾能力、控制靈活性以及智能化程度。本文以TI公司的電機控制專用DSP芯片TMS320F2812作為無級調(diào)速系統(tǒng)的主控芯片,以模糊自適應(yīng)PI作為控制算法,以IR2136為驅(qū)動芯片設(shè)計開發(fā)了無刷直流電機的無級調(diào)速系統(tǒng)的試驗平臺。設(shè)計了主電路、功率驅(qū)動電路、電壓電流采樣電路、位
4、置檢測電路、換相邏輯控制及按鍵顯示等硬件電路。在DSP軟件開發(fā)環(huán)境CCS下,根據(jù)模糊自適應(yīng)PI控制策略,采用C語言編寫程序。系統(tǒng)軟件由主程序和中斷子程序組成,主程序包括系統(tǒng)初始化和變量初始化等,服務(wù)子程序完成CAP捕獲、邏輯換相、A/D轉(zhuǎn)換、PWM產(chǎn)生、過流過壓保護、按鍵設(shè)定及液晶顯示等。
同時,本系統(tǒng)運用Matlab/Simulink對電機無級調(diào)速系統(tǒng)進行了建模仿真。由于電機速度閉環(huán)控制是一個非線性的時變系統(tǒng),應(yīng)用常規(guī)控
5、制算法無法滿足控制要求,因此,速度環(huán)采用模糊自適應(yīng)PI控制,電流環(huán)采用PID控制,系統(tǒng)分別對傳統(tǒng)PID控制和模糊自適應(yīng)PI控制算法進行了仿真研究,并對仿真結(jié)果對比分析,結(jié)果表明該系統(tǒng)響應(yīng)速度快,無超調(diào),抗干擾能力強,具有較高的控制品質(zhì)。
最后,系統(tǒng)在搭建的試驗平臺上進行了電機無級調(diào)速系統(tǒng)的試驗,給出了PWM及轉(zhuǎn)速試驗波形,實驗結(jié)果表明:基于模糊自適應(yīng)PI控制策略的無刷直流電機無級調(diào)速系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)越性,響應(yīng)速度快,性能可
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