無刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究.pdf

1、由于無刷直流電動機(jī)既具備交流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點，又具備直流電動機(jī)的運行效率高、勵磁損耗小以及調(diào)速性能好等諸多特點，使它一經(jīng)出現(xiàn)就以極快的速度發(fā)展和普及。目前，無刷直流電動機(jī)已廣泛應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、儀器儀表、汽車、計算機(jī)外圍設(shè)備等方面和領(lǐng)域。對無刷直流電動機(jī)的應(yīng)用展開研究是當(dāng)前的一個熱點。 本文首先介紹了無刷直流電動機(jī)的基本工作原理和各組成部分的研究現(xiàn)狀。在詳細(xì)分析無刷直流電動機(jī)數(shù)學(xué)模型、換相原

2、理和PWM調(diào)制方式的基礎(chǔ)上，在MATLAB的Simulink環(huán)境下，結(jié)合它的SimPowerSystems模塊，構(gòu)建了一個新穎的、更接近實際的無刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真模型，對無刷直流電動機(jī)的控制方法進(jìn)行了仿真研究，為無刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。 以TI公司的專用于運動控制系統(tǒng)的DSP芯片TMS320F240為主控芯片，結(jié)合MITSUBISHI公司的智能功率模塊PM30CSJ060，研制了一套無刷直流電動機(jī)調(diào)速系

3、統(tǒng)，實現(xiàn)了無刷直流電動機(jī)的實時控制，所研制的系統(tǒng)調(diào)速性能良好，從而為理論研究的驗證提供了硬件條件。 進(jìn)一步，在此基礎(chǔ)上還實現(xiàn)了無刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制，以滿足工業(yè)分散化控制的需要。在完成了以PC為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的遠(yuǎn)程控制后，為了適應(yīng)許多工業(yè)設(shè)備和現(xiàn)場對控制器的體積、能耗、實時性、以及抗擾性等的要求，以ARM為核心，設(shè)計并實現(xiàn)了一種嵌入式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，為微、小型工業(yè)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制提供了一種新型的、可行的方案。所研制的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

4、控制性能良好，穩(wěn)定、可靠，操作方便，人機(jī)界面友好。 隨著無刷直流電動機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，對無刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)性能的要求也越來越高，在許多場合常規(guī)PI控制已難以滿足高性能的要求。針對存在各種干擾的無刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，采用卡爾曼濾波和動態(tài)規(guī)劃算法，給出了一種具有自適應(yīng)補償?shù)淖顑?yōu)狀態(tài)反饋控制方案。利用卡爾曼濾波和基于動態(tài)規(guī)劃的最優(yōu)狀態(tài)反饋控制可抑制模型干擾和量測噪聲（含負(fù)載突變），利用自適應(yīng)算法補償給定輸入的擾動。仿真和實驗

5、結(jié)果表明本方案不僅具有優(yōu)良的調(diào)速性能，而且對多種系統(tǒng)干擾具有較強的抑制能力。 當(dāng)工況惡化和各種不利因素變得比較嚴(yán)重時，無刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的非線性和不確定性問題就會變得比較突出，此時以被控對象精確數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的最優(yōu)狀態(tài)反饋控制就難以達(dá)到較好的控制效果，針對這種情況，本文給出了一種改進(jìn)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案，用以提高對復(fù)雜系統(tǒng)的控制性能。與其它基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的無刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相比，本文方案主要有以下幾點改進(jìn)：基于RP