無刷直流電機調速系統(tǒng)研制--畢業(yè)設計報告

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　無刷直流電動機(BLDC)是隨著電機控制技術、電力電子技術和微電子技術的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型電機。它既具備交流電動機的結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點，又具備直流電動機的運行效率高、無勵磁損耗以及調速性能好等諸多特點，因此在眾多領域中得到了廣泛的運用。</p><p>　　本文以TMS320F

2、2812DSP為核心控制芯片，通過改變定子繞組電壓的幅值來調節(jié)電機轉子轉速，運用PID控制算法實現(xiàn)了對無刷直流電機的高性能控制，成功地完成了對無刷直流電機轉速的調節(jié)。</p><p>　　關鍵字：無刷直流電機，繞組電壓，DSP，PID</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Brushless DC motor

3、(BLDC) is a new type motor emerging with the development of technology, power electronics technology and motor control. It is based on brush DC motor, due to a series of advantages of Brushless DC motor not only has the

4、AC motor has simple structure, reliable operation, convenient maintenance and so on, and has high efficiency DC motor, no excitation loss and good timing performance and other characteristics, and therefore become a rese

5、arch hotspot.</p><p>　　This paper introduces the present situation and development tendency of Brushless DC motor control, key talked about the operation principle, mathematical model, the intelligent contro

6、l algorithm for brushless DC motor, as well as the main control chip TMS320F2812 DSP structure and application characteristics. Brushless DC motor control system is a motor control system has the characteristic of digita

7、l. Mainly by changing the amplitude of stator winding voltage to adjust the speed of the rotor i</p><p>　　KEY WORDS: Brushless DC motor BLDC，Winding voltage，DSP，PID</p><p><b>　　目 錄</b&

8、gt;</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題研究的背景1</p><p>　　1.2 課題研究的現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3 課題研究的內容3</p><p>　　2 無刷直流電機的基本原理5</p><p>　　

9、2.1 無刷直流電動機的基本組成5</p><p>　　2.2 無刷直流電動機的基本工作原理6</p><p>　　2.3 無刷直流電動機的位置傳感器6</p><p>　　3 無刷直流電機數(shù)學模型及PID控制器的設計13</p><p>　　3.1 無刷直流電機的運行特性13</p><p>　　3.2 無

10、刷直流電機的電磁轉矩14</p><p>　　3.3 無刷直流電機的轉速15</p><p>　　3.4 電勢系數(shù)和轉矩系數(shù)15</p><p>　　3.5 無刷直流電機的動態(tài)特性16</p><p>　　3.6 PID控制算法17</p><p>　　3.7 PWM技術19</p><

11、p>　　4 無刷直流電機調速系統(tǒng)硬件設計23</p><p>　　4.1 無刷直流電機調速系統(tǒng)原理結構圖23</p><p>　　4.2 電機控制平臺主電路設計23</p><p>　　4.3 電機主電路圖24</p><p>　　4.4 供電電源電路25</p><p>　　4.5 PWM驅動電路2

12、6</p><p>　　4.6 串行接口電路28</p><p>　　4.7 電流檢測電路29</p><p>　　5 無刷直流電機調速系統(tǒng)軟件設計31</p><p>　　5.1 軟件整體設計31</p><p>　　5.2 系統(tǒng)的初始化程序設計32</p><p>　　5.3 系統(tǒng)

13、DSP主程序33</p><p>　　5.4 系統(tǒng)中斷服務程序34</p><p>　　5.5 系統(tǒng)子程序34</p><p>　　5.5.1 電流采樣計算子程序35</p><p>　　5.5.2 轉速采樣計算子程序35</p><p>　　5.5.3 轉速調節(jié)子程序35</p><p

14、>　　6 總結與展望37</p><p><b>　　致 謝39</b></p><p>　　參考文獻...........................................................41</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>

15、　　1.1 課題研究的背景</p><p>　　無刷直流電機調速系統(tǒng)是以電機的轉矩和轉速為控制對象，按生產(chǎn)機械工藝要求進行電機轉速控制的自動化系統(tǒng)。根據(jù)電動機的不同，工程上通常分為直流電機和交流電機兩大類。 </p><p>　　縱觀電機的發(fā)展過程，交、直流兩大電機并存于各個時期的工業(yè)領域內，雖然它們所處的地位和作用不同，但是它們始終是隨著工業(yè)技術的發(fā)展，特別是隨著電力電子學和微電子學的發(fā)

16、展，在相互競爭、相互促進中完善著自身。由于直流電動機具有良好的線性調速特性，簡單的控制性能，因而在工業(yè)場合應用廣泛。近代，由于生產(chǎn)技術的發(fā)展，對電機在起制動、正反轉以及調速精度、調速范圍、靜態(tài)特性、和動態(tài)響應方面都提出了更高的要求，所以用計算機控制電力拖動控制系統(tǒng)成為設算機應用的一個重要內容。</p><p>　　直流調速系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用。隨著計算機技術和電力電子技術的飛速發(fā)展，兩者的有機結合使電

17、力拖動控制產(chǎn)生了新的變化。計算機技術、電力電子技術和直流拖動技術的組合是技術領域的交叉，具有廣泛的應用前景。有不少的研究者已經(jīng)在用DSP作為控制器進行研究。直流調速控制系統(tǒng)的控制方法經(jīng)歷了機械式的、雙機組式的、分立元件電路式的、集成電路式的、單片機式的發(fā)展過程。隨著數(shù)字信號處理器DSP 的出現(xiàn)，給直流調速控制提供了新的手段和方法。將計算機技術的最新發(fā)展成果運用在直流調速系統(tǒng)中，在經(jīng)典控制的基礎之上探討一種新的控制方法，為計算機技術在電力

18、拖動控制系統(tǒng)中的應用做些研究性的工作。用計算機技術實現(xiàn)直流調速控制系統(tǒng)，選取DSP 芯片作為控制器。直流調速系統(tǒng)的內容十分豐富，有開環(huán)控制系統(tǒng)，有閉環(huán)控制系統(tǒng);有單閉環(huán)控制系統(tǒng)，有雙閉環(huán)控制系統(tǒng)和多閉環(huán)控制系統(tǒng);有可逆調速系統(tǒng)，有不可逆調速系統(tǒng)等。</p><p>　　本課題研究的控制對象是閉環(huán)直流調速系統(tǒng)。目前，對于控制對象的研究和討論很多，有比較成熟的理念，但實現(xiàn)控制的方法和手段隨著技術的發(fā)展，特別是計算機技

19、術的發(fā)展，不斷地進行技術升級。而這個過程經(jīng)歷了從分立元件控制，集成電路控制和單片機，計算機控制等過程。每一次的技術升級都使控制系統(tǒng)的性能有較大地提高和改進。隨著新的控制芯片的出現(xiàn)，給技術升級提供了新的可能。</p><p>　　電機控制是DSP 應用的主要領域之一，隨著社會的發(fā)展以及對電機控制要求的日益提高，DSP 將在電機控制領域中發(fā)揮越來越重要的作用。本課題就是基于TMS320F2812 DSP芯片的無刷直流

20、電機調速系統(tǒng)。</p><p>　　1.2 課題研究的現(xiàn)狀</p><p>　　無刷直流電機控制系統(tǒng)是一種新型的調速系統(tǒng)，具有良好的運行、控制及經(jīng)濟性能，有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。其中無刷直流電機是利用電子換相替代機械換相和電刷，既具有直流電動機良好的調速性能，又具有交流電機結構簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點，在眾多領域中得到了廣泛的應用。無刷直流電機的轉矩脈動問題，嚴重阻礙了其調速系統(tǒng)性能的進

21、一步提高和發(fā)揮，無法滿足一些高精度場合的控制要求。因此，研究能有效抑制無刷直流電機轉矩脈動的高性能調速系統(tǒng)，具有非常重要的意義。</p><p>　　無刷直流電機是在有刷直流電機的基礎上產(chǎn)生發(fā)展而來的，在傳統(tǒng)電勵磁電機當中，直流電機以其良好的轉矩特性和快速響應能力而為工業(yè)界重視。直流電機有調速性能好、運行效率高等諸多優(yōu)點。但是由于直流電機存在電刷、滑環(huán)等機械接觸部件，存在機械磨損，需維護和保養(yǎng)，而且會產(chǎn)生噪聲、無

22、線電干擾和火花，因而不能在有粉塵、易燃易爆物質的環(huán)境中工作。再加上直流電機制造成本高及維修困難等缺點，大大限制了它的應用范圍。針對上述傳統(tǒng)直流電機的弊端， 1955年，美國D．哈罩森等人首次申請了應用晶體管換相代替電動機機械換向器的專利，這就是現(xiàn)代無刷直流電機的雛形。但由于該電動機尚無起動轉矩而不能產(chǎn)品化。而后又經(jīng)過人們多年的努力，借助于霍爾元件來實現(xiàn)換相的無刷直流電動機終于在1962年誕生。20世紀70年代以來，隨著電力電子工業(yè)的飛速

23、發(fā)展，許多新型的高性能半導體功率器件相繼出現(xiàn)，以及高性能的永磁材料問世，均為無刷直流電機的廣泛應用奠定了堅實的基礎。</p><p>　　我國對無刷直流電機的研究起步比較晚，上世紀八十年代以前，國內對無刷直流電機的研究幾乎空白。1987年，在北京舉辦的聯(lián)邦德國加工設備發(fā)展會，江蘇大學碩士學位論文SIEMENS和BOSCH兩公司展出了永磁式同步伺服系統(tǒng)和技術引進的熱潮。經(jīng)過多年的努力，國內已有無刷直流電機的系列產(chǎn)品

24、，形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模。尤其在近十幾年來，隨著電機技術及其相關學科的發(fā)展，無刷直流電動機得到了廣泛的應用。從有刷到無刷，從半控元件到全控元件，發(fā)展過程中各種新結構不斷涌現(xiàn)，從電機結構到控制方式也層出不窮。為了科學界定無刷直流電機與其他類型電機，許多學者作了大量工作，其中A．Kusko在1988年提出包含電機本體與電路形式在內的無刷直流電機的定義逐漸被廣泛接受。他提出無刷直流電機必須滿足以下5個條件：</p><p&g

25、t;　　(1)電機由定子電樞繞組和轉子永磁體構成；</p><p>　　(2)逆變器直流供電；</p><p>　　(3)電機速度正比于直流電壓；</p><p>　　(4)逆變器矩陣開關函數(shù)決定定子繞組的端電壓；</p><p>　　(5)轉子位置檢測器的邏輯決定逆變器開關的導通時刻。</p><p>　　1.3 課

26、題研究的內容</p><p>　　本課題研究的是無刷直流電機的調速系統(tǒng)，它以TMS320F2812 DSP芯片為控制核心構成無刷直流電機調速系統(tǒng)，通過改變電驅電壓實現(xiàn)對電機速度的調節(jié)。系統(tǒng)主要分為三個部分如圖1-3：電機驅動系統(tǒng)，DSP控制系統(tǒng)，人機監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　　圖1-3 無刷直流電機調速系統(tǒng)框圖</p><p>　?、?各單元的主要作用：<

27、/p><p>　　DSP控制系統(tǒng)：它包含DSP控制單元和檢測單元。檢測單元采集電機運行的相關信息，包括主回路電流信號、主驅動電壓信號、電機轉速及轉相，并送給 DSP 主控制器?？刂茊卧鶕?jù)系統(tǒng)的運行設定參數(shù)以及系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)來實現(xiàn)對無刷直流電機的自適應調整控制；</p><p>　　電機驅動及系統(tǒng)保護單元：主要完成對信號的放大和檢測，當電機運行出現(xiàn)異常時，驅動芯片就會根據(jù)反饋的信息產(chǎn)生報錯

28、信號，并同時使電機驅動端口輸出強制置低，鎖定電機起到保護作用；</p><p>　　人機監(jiān)控單元：實現(xiàn)對系統(tǒng)實時運行監(jiān)控，根據(jù)運行情況的改變進行必要的人為調整；</p><p><b>　?、?主要設計內容：</b></p><p>　　1、DSP 數(shù)字信號處理控制系統(tǒng)的設計； </p><p>　　2、人機界面監(jiān)控系統(tǒng)

29、的設計； </p><p>　　3、電機驅動電路的設計； </p><p>　　4、系統(tǒng)硬件電路的設計；</p><p>　　5、系統(tǒng)檢測保護電路的設計； </p><p>　　6、系統(tǒng)軟件控制設計；</p><p>　　2 無刷直流電機的基本原理</p><p>　　2.1 無刷直流電動機的基

30、本組成</p><p>　　無刷直流電動機的結構原理如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 無刷直流電動機結構原理圖</p><p>　　無刷直流電動機主要由電動機本體，位置傳感器和電子開關線路三部分組成。其定子繞組一般制成多相(三相、四相、五相不等)，轉子由永久磁鋼按一定極對數(shù)(2p=2，4，…)組成。圖2-1中的電動機本體為三相兩極。三相定子繞組分別與電

31、子開關線路中相應的功率開關器件聯(lián)接， A相、B相、C相繞組分別與功率開關管VT1、VT2、VT3相接。位置傳感器的跟蹤轉子與電動機轉軸相聯(lián)接。當定子繞組的某一相通電時，該電流與轉子永久磁鋼的磁極所產(chǎn)生的磁場相互作用而產(chǎn)生轉矩，驅動轉子旋轉，再由位置傳感器將轉子磁鋼位置變換成電信號，去控制電子開關線路，從而使定子各相繞組按一定次序導通，定子相電流隨轉子位置的變化而按一定的次序換相。由于電子開關線路導通次序是與轉子轉角同步的，因而起到了機械

32、換向器的換向與調速的作用。</p><p>　　2.2 無刷直流電動機的基本工作原理</p><p>　　無刷直流電機工作原理圖如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 無刷直流電機工作原理圖</p><p>　　三相無刷直流電動機的工作原理如圖2-2所示。電動機的定子繞組分別為A相、B相、C相，因此，位置傳感上也有3個接收元件、、與

33、之對應。3個接收元件在空間上間隔120度，分別控制、、、3個開關管。這3個開關管則控制對應相繞的通電與斷電。由于通電相發(fā)生了變化，使定子磁場方向也發(fā)生了變化，與轉子永磁磁場相互作用，仍然會產(chǎn)生與前面過程同樣大的轉矩，推動轉子繼續(xù)逆時針轉動。如此循環(huán)下去，電動機就轉動起來了。</p><p>　　2.3 無刷直流電動機的位置傳感器</p><p>　　無刷直流電動機的位置傳感器主要有三種：&

34、lt;/p><p><b>　　電磁式位置傳感器：</b></p><p>　　電磁式位置傳感器是利用電磁效應來實現(xiàn)位置測量的。它的結構如圖2-3-1所示。它由轉子和定子兩部分組成。轉子是一個用非導磁材料(如鋁合金)制成的圓盤，其上面鑲嵌有扇形的導磁材料。扇形導磁片的個數(shù)與無刷直流電動機轉子的轉子磁極的極對數(shù)相等。轉子與電動機軸連在一起，隨電動機同步轉動。定子是由高頻導磁

35、材料的鐵心制成，一般有6個極，等間距分布，每個極上都纏有線圈。其中互相間隔的3個磁極為同一繞組，接高頻電源，作為勵磁極；另外3個極各有自己的獨立繞組，作為感應極，是傳感器的輸出端。</p><p>　　圖2-3-1 電磁式位置傳感器</p><p>　　當轉子處在如圖所示的位置時，勵磁極所產(chǎn)生的高頻磁通通過轉子上的導磁材料耦合到感應極上的繞組上，在繞組上產(chǎn)生感應電壓UA。而在其他2個繞組、

36、上，因為非導磁材料的阻隔而不能形成磁路，所以感應電壓為0。假設隨著電動機的逆時針轉動，導磁扇片也跟著轉動，并逐漸靠近繞組，遠離繞組，使繞組產(chǎn)生感應電壓UB，并逐漸增大，繞組上的感應電壓UA逐漸減小為O。這樣循環(huán)下去，電磁式位置傳感器就得到3個輸出、、，它們呈脈動形狀，互相間隔120。相位。雖然電磁式位置傳感器輸出信號大、工作可靠、適應性強；但它的信噪比較低，體積大，輸出是交流信號，需要經(jīng)整流和濾波后才能使用，所以，它在早期的時候應用較多

37、，現(xiàn)在已逐漸退出。</p><p><b>　　光電式位置傳感器：</b></p><p>　　光電式位置傳感器利用光電效應進行工作。它由發(fā)光二極管、光敏接收元件、遮光板組成，如圖2-3-2(a)所示。其中，發(fā)光二極管和光敏接收元件分別安裝在遮光板的兩側，固定不動；遮光板安裝在轉子上，隨轉子轉動。遮光板上開有120。的扇形開口，如圖2-3-2(b)所示，扇形開口的數(shù)目

38、等于直流無刷電動機轉子磁極的極對數(shù)。當遮光板上的扇形開口對著某個光敏元件因接收到對面的發(fā)光二極管發(fā)出的光而產(chǎn)生光電流輸出；而其他光敏接收元件由于被遮光板擋住光而接收不到光信號，所以沒有輸出。這樣，隨著轉子的轉動，遮光板使光敏接收元件輪流接收光信號，所以產(chǎn)生不同的輸出。根據(jù)輸出就可以判斷轉子所處的位置。</p><p>　　光電元件一般是砷化鎵發(fā)光二極管和光敏三極管或光敏二極管。光敏三極管或光敏二極管的輸出較弱，需

39、要整形放大，圖2-3-2(c)是它的放大整形集成電路。經(jīng)過放大整形輸出的是脈沖信號，易于與數(shù)字電路接口。</p><p>　　圖2-3-2（a） 光電位置傳感器</p><p>　　圖2-3-2（b） 遮光板</p><p>　　圖2-3-2（c） 光敏位置傳感器放大整形集成電路</p><p><b>　　霍爾式位置傳感器：<

40、;/b></p><p>　　霍爾式位置傳感器是利用“霍爾效應’’進行工作的。利用霍爾式位置傳感器工作的無刷直流電動機的永磁轉子，同時也是霍爾傳感器的轉子。通過感知轉子上的磁場強弱變化來辨別轉子所處的位置。（如圖2-3-3（a））</p><p>　　圖2-3-3（a） 霍爾位置傳感器集成電路圖</p><p>　　圖2-3-3（b） 霍爾效應原理圖</

41、p><p>　　如圖2-3-3（b）所示，在長方形半導體薄片上通入電流I，電流方向如圖，當在垂直于薄片的方向上施加磁感應強度為B的磁場時，則在與電流I和磁場強度B構成的平面相垂直的方向上會產(chǎn)生一個電動勢E，稱其大小為： （K為靈敏度系數(shù)），我們稱這種效應為霍爾效應。</p><p>　　當磁場強度方向與半導體薄片不垂直，而是成0角時，霍爾電動勢的大小改為：。</p><p&

42、gt;　　所以，利用永磁轉子的磁場，對霍爾半導體通入直流電，當轉子的磁場強度大小和方向隨著它的不同而發(fā)生變化時，霍爾半導體就會輸出霍爾電動勢，霍爾電動勢的大小和相位隨轉子位置而發(fā)生變化，從而起到了檢測轉子位置的作用?；魻栁恢脗鞲衅饔捎诮Y構簡單，性能可靠，成本低，因此是目前在無刷直流電機上應用最多的一種位置傳感器。</p><p>　　3 無刷直流電機數(shù)學模型及PID控制器的設計</p><p&

43、gt;　　3.1 無刷直流電機的運行特性</p><p>　　圖3-1(a) 電驅繞組感應電勢波形圖</p><p>　　以三相非橋式星形接法兩極電機為例，分析無刷直流電動機的運行特性。依無刷直流電機的工作原理，該種接法時的。為了便于分析，作如下假設:</p><p>　　(1)轉子磁鋼所產(chǎn)生的磁場在氣隙中沿圓周按正弦分布;</p><p>

44、　　(2)忽略電樞繞組的電感，電樞繞組電流可以突變;</p><p>　　(3)忽略過渡導通狀態(tài)和開關動作的過渡過程，認為每相電流時瞬時產(chǎn)生和切除;</p><p>　　無刷直流電動機A 相電壓平衡方程式為: 。式中，Ua 為電源電壓;e 為電樞繞組感應電動勢; 為電樞電流;Ra 為電樞繞組的平均電阻;△Ur 為功率晶體管的飽和壓降。根據(jù)假設(1)，轉子磁場在氣隙中按正余弦分布，因此電動機

45、旋轉使轉子磁場在電樞繞組中產(chǎn)生的感應電動勢也是按正余弦規(guī)律變化。若以轉子磁極曲線與A 相繞組軸線重合時作為轉子的起始位置，為了使電機的輸出功率最大，通常當轉子磁極軸線處在電勢波形相鄰交點所對應的角度范圍時，讓電勢大的一相導通，由圖3-1(a)可得A 相導通時磁極軸線處于與范圍內,繞組感應電動勢為:</p><p><b>　?。ㄊ?-1）</b></p><p>　　

46、感應電動勢最大值為:</p><p><b>　?。ㄊ?-2）</b></p><p>　?。?為電樞繞組每相有效匝數(shù);Φ為每極氣隙磁通）</p><p><b>　　頻率為:</b></p><p><b>　?。ㄊ?-3）</b></p><p>　

47、　將式3-2代入式3-1整理可得：（電驅電流波形如圖3-1(b)所示）</p><p><b>　　電驅電流為：</b></p><p><b>　?。ㄊ?-4）</b></p><p>　　導通時間內的平均電流為：</p><p><b>　　（式3-5）</b></p

48、><p>　　圖3-1（b） 電驅電流波形圖</p><p>　　3.2 無刷直流電機的電磁轉矩</p><p>　　由于電機的電磁轉矩，且Ω=2πf/p（Ω為電機的角速度）。</p><p>　　整理得電機的電磁轉矩為：</p><p><b>　　（式3-6）</b></p><

49、;p>　　即： （式3-7）</p><p>　　平均電磁轉矩為： </p><p><b>　?。ㄊ?-8）</b></p><p>　　轉速n=0,時，平均轉矩為：</p><p><b>　?。ㄊ?-9）</b></p><p>　　由此可知，在一個磁狀態(tài)

50、一相導通區(qū)域內，由于電勢的脈動使轉矩產(chǎn)生了波動，轉矩波動會使電機產(chǎn)生噪音和運轉不穩(wěn)定，所以一般都希望轉矩波動小。由圖3-1（b）可以看出減小磁狀態(tài)角，可以減小電勢的脈動，因而也就減小了轉矩波動.對于m相電機磁狀態(tài)角=2π/m，增加相數(shù)可以減小，但電機結構和轉子線路就要復雜。</p><p>　　3.3 無刷直流電機的轉速</p><p>　　將式(3-2)，式(3-3)代入式(3-5)，可

51、得轉速為： （式3-10）</p><p>　　令Ia=0,可得理想空載轉速：</p><p><b>　　（式3-11）</b></p><p>　　3.4 電勢系數(shù)和轉矩系數(shù)</p><p>　　電勢系數(shù)是電動機單位轉速在電樞繞組中所產(chǎn)生的感應電勢的平均值。由式(3-5)可以看出感應電動勢平均值為

52、：</p><p>　　因而由式（3-2）和式（3-3）可得電勢系數(shù)為：</p><p><b>　　（式3-12）</b></p><p>　　轉矩系數(shù)是當電動機電樞繞組中通入單位電流時電動機所產(chǎn)生的平均電磁轉矩值。由式(3-5)和(3-8)可得轉矩系數(shù)為：</p><p><b>　　(式3-13)<

53、/b></p><p>　　3.5 無刷直流電機的動態(tài)特性</p><p>　　無刷直流的動態(tài)特性可由下列方程組來描述：</p><p>　　式中中為電動機的負載阻轉矩；為電動機轉子飛輪力矩(N·m2)，=4gJ(J 為轉動慣量)。經(jīng)拉氏變換后，可得：</p><p>　　由此可得無刷直流電機的動態(tài)結構圖，如圖3-5所示?？芍?/p>

54、其傳遞函數(shù)為：</p><p><b>　?。ㄊ?-14）</b></p><p>　　式中為電機傳遞函數(shù)，；為轉矩傳遞函數(shù)，；為電磁時間常數(shù)，。</p><p>　　圖3-5 無刷直流電機動態(tài)結構圖</p><p>　　3.6 PID控制算法</p><p>　　PID控制調節(jié)器是對信號進行比例

55、積分微分校正運算的裝置。比例調節(jié)對干擾有及時而有力的抑制作用；積分調節(jié)的作用是消除靜態(tài)誤差；微分調節(jié)主要用來加快系統(tǒng)的動作速度，減少超調，克服振蕩。</p><p>　　無刷直流電機等效電路圖如圖3-6（a）所示，電源Eb給直流電機供電，產(chǎn)生電流Ia，電機在運轉過程中等效于電阻Ra和反向電動勢串聯(lián)起來。其中Ra為電驅等效電阻，Ec為電驅旋轉時產(chǎn)生的反向電動勢，它和電驅轉速成正比，轉速越快，反向電動勢越大。<

56、/p><p>　　圖3-6（a） 無刷直流電機等效電路圖</p><p>　　PID控制系統(tǒng)原理圖如圖5-6（b）所示，該系統(tǒng)為PID控制器和控制對象組成，這種PID調節(jié)器的傳遞函數(shù)為。圖中r(t)是給定值，y(t)是系統(tǒng)的實際輸出值，實際輸出值與給定值構成控制偏差c(t)。</p><p>　　圖3-6（b）PID控制系統(tǒng)原理圖</p><p>

57、;　　由圖可知，e(t)=r(t)-y(t)</p><p>　　e(t)作為PID控制器的輸入，u(t)作為PID控制器的輸出和被控對象的輸入。所以PID控制器的控制規(guī)律為</p><p><b>　　——比列系數(shù)</b></p><p><b>　　——積分常數(shù)</b></p><p><

58、b>　　——微分常數(shù)</b></p><p><b>　　——控制常量</b></p><p>　　比列環(huán)節(jié)的作用是對偏差瞬間做出快速反應。偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，使控制量向減少偏差的方向變化。控制作用的強弱取決于比例系數(shù)，越大，控制越強，但過大的會導致系統(tǒng)的振蕩，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　　積分環(huán)節(jié)

59、的作用是把偏差的積累作為輸出。在控制過程中，只要存在偏差，積分環(huán)節(jié)的輸出就會不斷增大。直到偏差值額=0,輸出的u(t)才可能維持在某一常量，使系統(tǒng)在給定值不變的條件下趨于穩(wěn)態(tài)。積分環(huán)節(jié)的調節(jié)作用雖然會消除靜態(tài)誤差，但也會降低系統(tǒng)的響應速度，增加系統(tǒng)的超調量。積分常數(shù)越大，積分的累積作用越弱。增大積分常數(shù)會減慢靜態(tài)誤差的消除過程，但可以減少超調量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以，必須根據(jù)實際的系統(tǒng)控制要求來確定。</p><p

60、>　　微分環(huán)節(jié)的作用是阻止偏差的變化。它是根據(jù)偏差的變化趨勢進行控制。偏差變化的越快，微分控制器的輸出越大，并能在偏差值變大之前進行修正。微分作用的引入，將有助于減少超調量，克服振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。但微分系統(tǒng)對輸入信號的噪音很敏感，對噪音大的系統(tǒng)一般不使用微分，或在微分起作用之前先對輸入信號進行濾波。適當?shù)倪x擇微分常數(shù)，可以使微分作用達到最優(yōu)。</p><p>　　由于計算機控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)

61、采樣時刻的偏差計算控制量，而不能像模擬控制那樣連續(xù)輸出控制量，進行連續(xù)控制，所以積分和微分項不能直接使用，必須進行離散化處理。離散化處理的方法為：以T作為采樣周期，K作為采樣序號，則離散采樣時間kT對應著連續(xù)時間t，用求和的形式代替積分，用增量的形式代替微分，可作如下近似變換：</p><p>　　k=(0，1，2，…)</p><p>　　為了表示方便，將類似于簡化為等，就可以得到離散的

62、PID表達式：</p><p>　　——采樣信號（k=0,1,2,3，…）</p><p>　　——第k次采樣時刻的計算機輸出值</p><p>　　——第k次采樣時刻輸入夫人偏差值</p><p><b>　　——比列系數(shù)</b></p><p><b>　　——積分常數(shù)</b&

63、gt;</p><p><b>　　——微分常數(shù)</b></p><p>　　——PID控制的初值</p><p>　　如果采樣周期取的足夠小，則以上計算就可獲的足夠精確的數(shù)據(jù)，離散控制的過程與連續(xù)控制的過程十分接近。</p><p><b>　　3.7 PWM技術</b></p>&

64、lt;p>　　PWM的理論基礎：沖量相等而面積不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其輸出環(huán)節(jié)的響應波形基本相同。低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。無刷直流電機PWM調速控制原理圖如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 PWM調速原理圖及波形圖</p><p>　　圖中當開關管的柵極輸入高電平時，開關管導通，無刷直流電機電驅繞組兩端有電壓Us。t1秒后，開關管柵極輸入變?yōu)榈碗?/p>

65、壓，開關管截止，電機電驅兩端電壓為0。t2秒后開關管柵極重新輸入高電平，開關管重復前面的過程。這樣，對應著輸入電平的高低，電驅兩端的繞組電壓波形如圖3-7所示。</p><p>　　無刷直流電機的轉速n的表達式為：</p><p>　　其中，U為電驅端電壓，I為電驅電流，R為電驅電路的總電阻，為每極磁通量，K為電機的結構參數(shù)。</p><p>　　電機的電驅繞組端電

66、壓的平均值為：</p><p>　　式中為占空比，。0≤≤1</p><p>　　由此可知，當電源電壓Us不變的情況下，電驅的端電壓的平均值Uo取決于占空比的大小，改變值就可以改變電驅端電壓的平均值，從而達到調速的目的，這就是PWM的調速原理。</p><p>　　在PWM調速中，以下3種方法都可以改變占空比的值：</p><p>　　1）.

67、定寬調頻法：這種方法是保持不變，只改變，這樣使周期T（或頻</p><p><b>　　率）也隨之改變。</b></p><p>　　2）.調寬調頻法：這種方法是保持不變，只改變，這樣使周期T（或頻率）也隨之改變。</p><p>　　3）.定頻調寬法：這種方法是保持周期T不變，而改變和。</p><p>　　方法1和方

68、法2由于在調速時改變了控制脈沖的周期（或頻率），當控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時， 將會引起振蕩，因此很少使用。</p><p>　　4 無刷直流電機調速系統(tǒng)硬件設計</p><p>　　4.1 無刷直流電機調速系統(tǒng)原理結構圖</p><p>　　無刷直流電機調速系統(tǒng)原理結構如圖4-1所示，主要包括DSP控制系統(tǒng)，驅動電路，檢測電路。驅動電路驅動電機，檢測電路

69、實時檢測電機轉子位置，并將檢測信號傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)實時控制，實現(xiàn)調速。</p><p>　　圖4-1 無刷直流電機調速系統(tǒng)原理結構圖</p><p>　　4.2 電機控制平臺主電路設計</p><p>　　無刷直流電機調速系統(tǒng)硬件結構圖如圖4-2所示，主要包括DSP控制器部分和控制板電路。本系統(tǒng)采用的DSP控制器為TMS320F2812；控制板電路包括主回路電

70、路，檢測電路(電流，轉子位置，轉速)，保護電路(過流，欠壓)，驅動電路，顯示電路(LCD)以及電源設計等。</p><p>　　圖4-2 無刷直流電機調速系統(tǒng)硬件結構圖</p><p>　　220V交流電經(jīng)過一個三相整流橋，成為直流電壓。在經(jīng)過濾波電路和大電容的穩(wěn)壓電路之后，成為可以供給智能功率模塊的較為穩(wěn)定的直流電壓源。在接入IPM之前，首先串連一個電流霍爾傳感器，測量直流母線電流，送給

71、DSP的I／O口，用于母線過流保護；并聯(lián)一個電壓霍爾傳感器，測量直流母線電壓，送給DSP的I／O口，用于母線過壓保護。DSP負責處理采集到的數(shù)據(jù)和發(fā)送控制命令。DSP通過I／O口捕捉電機轉子位置傳感器上的脈沖信號，判斷轉子位置輸出合適的驅動邏輯電平給MOSFET驅動芯片，再由MOSFET功率驅動電路驅動電機旋轉。</p><p>　　4.3 電機主電路圖</p><p>　　三相無刷直流電

72、動機的主電路圖如圖4-3所示。電機本體的電樞繞組為三相星型連接，位置傳感器與電機轉子同軸，控制電路對位置信號進行邏輯變換后產(chǎn)生控制信號，控制信號經(jīng)驅動電路隔離放大后控制逆變器的功率開關管，使電機的各相繞組按一定的順序工作。</p><p>　　圖4-3 三相無刷直流電動機主電路圖</p><p>　　如圖4-3所示，使V1、VB 導通，即有兩相繞組通電，電流從電源的正極流出，經(jīng)V1流入一相

73、繞組，再從另一相繞組流出，經(jīng)VB回到電源的負極，此時定轉子磁場相互作用，使電機的轉子順時針轉動。</p><p>　　轉子在空間每轉過60電角度，逆變器開關就發(fā)生一次切換，在此期間，轉子始終受到順時針方向的電磁轉矩作用，沿順時針方向連續(xù)旋轉。</p><p>　　轉子在空間每轉過60電角度，定子繞組就進行一次換流，定子合成磁場的磁狀態(tài)就發(fā)生一次躍變。可見，電機有6種磁狀態(tài)，每一狀態(tài)有兩相導

74、通，每相繞組的導通時間對應于轉子旋轉120電角度。無刷直流電動機的這種工作方式叫兩相導通星型三相六狀態(tài)，這是無刷直流電動機最常用的一種工作方式。由于通電相發(fā)生了變化，使定子磁場方向也發(fā)生了變化，與轉子永磁磁場相互作用，仍然會產(chǎn)生與前面過程同樣大的轉矩，推動轉子繼續(xù)逆時針轉動。如此循環(huán)下去，電動機就轉動起來了。</p><p>　　4.4 供電電源電路</p><p>　　TMS320F28

75、12需要兩路供電電源：內核1.8V和外圍設備3.3V。其供電芯片采用TI公司的電源管理芯片TPS767D318PWP。TPS767D318PWP采用PMOS結構，輸出電壓跌落小且與輸出電流成正比，靜態(tài)電流小且與負載無關。</p><p>　　TPS767D318PWP還具有內部電流限制和熱保護的特點，輸出電流限制約為1A。內部比較器可以對穩(wěn)壓器的輸出電壓進行監(jiān)控，以檢測穩(wěn)定輸出電壓的欠壓狀況。</p>

76、<p>　　TPS767D318PWP電源電平轉換電路如圖4-4(a)所示，圖中TPS767D318PWP的通道1輸出1.8V供給DSP內核，通道2輸出3.3V供給DSP外圍設備。</p><p>　　圖4-4(a) 電源電平轉換電路</p><p>　　圖4-4（b） DSP上電和下電時序</p><p>　　TMS320F2812上電時序如圖4-4

77、（b）是先外圍設備后內核，為保證DSP上電的時序，通道1的輸出使能端1EN接三極管Q1的集電極，當通道2輸出3.3V電壓，經(jīng)電阻R12和R13分壓，驅動Q1，1EN有效，從而通道1才能輸出1.8V，上電時序圖如下所示。上電時，通道1需要在通道2輸出電壓高于2.5V才能有電壓輸出，并復位引腳XRS必須在通道1輸出電壓達到1.8V后數(shù)毫秒才可由低變高。TMS320F2812下電時序為先外圍設備后內核，下電時序圖如圖4-4（b）所示。當通道2

78、電壓低于2.5V時引腳XRS變?yōu)榈?，在通?電壓低于1.5V前8us保證XRS引腳已變?yōu)榈碗娖健?lt;/p><p>　　4.5 PWM驅動電路</p><p>　　合理的驅動電路對功率器件的安全工作及整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行至關重要。PWM驅動電路圖如圖4-5（a）所示，PWMg和PWMs分別接至功率管的柵極和源極。驅動芯片采用帶光耦隔離的專用驅動芯片HCPL-3120，為保證功率管D1可靠關斷，

79、抑制dv/dt引起的誤觸發(fā)，D1采用穩(wěn)壓管IN4733，使其獲得-5V左右的關斷電壓。功率管的柵極串聯(lián)電阻R2=10Ω，用來抑制控制脈沖的前后沿坡度和防止振蕩，并通過高速二極管D2來加速功率管的反向關斷。柵源極最近處并聯(lián)R4=10KΩ，抑制功率管誤導通。若控制板輸出PWM信號為高電平，則前級驅動三極管TA導通，同時Vo輸出+20V電壓，功率管柵源極電壓為+15V，滿足功率管開通條件；若控制板輸出PWM信號為低電平，則三極管TA關斷，同時

80、Vo輸出0V，功率管柵源極電壓為-5V，加速功率管關斷。</p><p>　　圖4-5（a） PWM驅動電路</p><p>　　TMS320F2812的PWM引腳的驅動能力小，不能滿足圖4-5（a）中TA對驅動信號的要求，因此，需要設置PWM接口電路。PWM接口電路如圖4-5(b)所示，主要采用雙軌供電的SN74LVCC4245芯片，該芯片的B口采用3.3V供電，和DSP的PWM引腳直接

81、連接；A口采用5V供電，可以為前級驅動三級管提供驅動信號。由于三極管驅動信號為高電平時功率管開通，電路中設置下拉電阻來保證三極管的驅動信號在控制系統(tǒng)未正常運行前為低電平，以防功率橋發(fā)生直通現(xiàn)象。</p><p>　　圖4-5（b） PWM接口電路</p><p>　　4.6 串行接口電路</p><p>　　串行通信接口是采用雙線通信的異步串行通信接口，為了減少串行

82、通信接口通信時的CPU開銷，F(xiàn)2812的串口支持16級接受和發(fā)送FIFO。SCI模塊采用標準非歸零數(shù)據(jù)格式，可以與CPU或其他通信數(shù)據(jù)格式兼容的異步外設進行數(shù)字通信。SCI模塊的接受器和發(fā)送器是雙緩沖的，每一個都由它單獨的使能和中斷標志位。兩者可以單獨工作，或者在雙工方式下同時工作。SCI使用奇偶效驗，超時，幀出錯檢測確保數(shù)據(jù)的正確傳輸。</p><p>　　采用上位機和串口通信，可以實時發(fā)送給DSP電機的參考轉

83、速，控制電機的正反轉，電機的升速，降速和穩(wěn)速。電路圖如圖4-6所示，該電路采用符合RS-232標準的驅動芯片MAX232進行串行通信。MAX232芯片功耗低，集成度高，+5V供電，具有兩個接受和發(fā)送通道。由于TMS320F2812采用+3.3V供電，所以在MAX232和TMS320F2812之間必須加電平轉換電路，選取合適的電阻降壓，把+5V降到+3.3V。（如前文的電平轉換電路）</p><p>　　圖4-6

84、TMS320F2812串行通信接口電路圖</p><p>　　4.7 電流檢測電路</p><p>　　本課題選用電流傳感器來檢測電機相電流，實驗中選用了瑞士萊姆公司的型號為LA58一P的電流傳感器。這種霍爾傳感器的優(yōu)勢在于：出色的精度、良好的線性度、低溫漂、較短的反應時間、寬頻帶、無插入損失、抗干擾能力以及電流過載能力強。LA58一P型霍爾電流傳感器的典型連接如圖4-7（a）所示，LA5

85、8一P型霍爾電流傳感器使用±15V供電，檢測端M接一個檢測電阻RM，檢測信號就是取自這個檢測電阻RM上的壓降U。這樣電流信號就轉化為電壓信號了，他們之間存在一個比率關系。電流檢測信號一是用來反饋給DSP用做電流PI調節(jié)；二是用來實現(xiàn)過流保護功能。</p><p>　　圖4-7（a） 霍爾電流傳感器典型電路圖</p><p>　　圖4-7（b） 電流檢測信號調理電路</p&g

86、t;<p>　　經(jīng)過霍爾電流傳感器，需要檢測的電流信號按比例轉換為電壓信號，為了防止后續(xù)電路對這個電壓檢測信號的干擾，系統(tǒng)利用運算放大器“虛短”和“虛斷"的原理設計了電壓跟隨器。電壓跟隨器輸入阻抗無窮大，檢測得到的電壓信號經(jīng)過電壓跟隨器，不僅電壓值保持不變，而且還不受后續(xù)電路的影響。采樣得到的電壓值需要經(jīng)過一定的縮放，因此要使用運算放大器來實現(xiàn)。圖4-7（b）中，通過調節(jié)R5即可調節(jié)ADCIN(DSP的AD轉換模

87、塊輸入引腳)的值，設定電流最大值后，使得此時ADCIN為5V，R2的值就這樣確定了。右面一個LM358其實是一個反相器。兩個二極管構成一個鉗位電路，保證了DSP芯片的安全。</p><p>　　5 無刷直流電機調速系統(tǒng)軟件設計</p><p>　　5.1 軟件整體設計</p><p>　　本課題的無刷直流電機調速系統(tǒng)軟件主體包括四大部分:系統(tǒng)初始化程序、DSP主控制

88、程序、MCU控制程序、中斷服務程序。系統(tǒng)軟件結構框圖如圖5-1(a)所示。</p><p>　　圖5-1（a） 系統(tǒng)軟件結構框圖</p><p>　　本課題軟件系統(tǒng)采用模塊化，自上而下的設計方案。系統(tǒng)軟件的整體流程如圖圖5-1（b）所示。</p><p>　　圖5-1（b） 系統(tǒng)主流程圖</p><p>　　系統(tǒng)初始化程序負責完成DSP的初始

89、化、DSP運行環(huán)境的定義等工作。首先初始化DSP，配置所要用到的寄存器，定義并初始化變量。DSP主控制程序控制并檢測整個系統(tǒng)的運行，接收檢測到的信號，并傳遞給控制裝置，完成系統(tǒng)的調速。MUC控制程序負責檢測控制SPI通信接口及接收人工檢測信號。中斷服務程序中，首先讀取電流、電壓值，判斷是否有過壓、過流發(fā)生，若有則中斷服務，若沒有則進行轉速PID調節(jié)和電流的控制。系統(tǒng)軟件的整體流程圖如圖5-1（b）所示。</p><p

90、>　　5.2 系統(tǒng)的初始化程序設計</p><p>　　系統(tǒng)初始化程序主要對DSP進行必要的初始化設置，經(jīng)初始化設置后程序不斷判斷有無外部中斷、捕獲中斷、ADC中斷以及故障保護中斷。如果沒有中斷，程序不斷循環(huán)等待直到有中斷的到來。整個F2812DSP初始化主要分為系統(tǒng)初始</p><p>　　化、外設初始化和全局變量賦初值三大部分。初始化流程如圖5-2所示</p>&l

91、t;p>　　圖5-2 系統(tǒng)初始化流程圖</p><p>　　5.3 系統(tǒng)DSP主程序</p><p>　　系統(tǒng)DSP主程序主要是完成對電機的啟動、停止、有效控制電機的正常運行和出錯處理，以及負責現(xiàn)場網(wǎng)絡的通信。當系統(tǒng)啟動之后，通過檢測電機的狀態(tài)來啟動電機，然后進入主控制程序，使整個系統(tǒng)正常運行。正常運行的狀態(tài)下，控制系統(tǒng)主要是對無刷直流電機的實時調控，同時完成現(xiàn)場的通信和PC機的監(jiān)控

92、通信。同時，當系統(tǒng)需要人為設定或調整時，可以通過人機界面進行人為設定。調整信息設定完成后，DSP 控制系統(tǒng)根據(jù)設定的參數(shù)值在線實時對電機進行調整。當檢測到外部中斷信號時，即刻停止當前運行任務轉去執(zhí)行中斷。在中斷事件中安插了三個中斷事件，即過電流中斷處理、過電壓中斷處理、系統(tǒng)報錯中斷處理。系統(tǒng)主程序流程如圖5-3所示。</p><p>　　圖5-3 系統(tǒng)主程序流程圖</p><p>　　5.

93、4 系統(tǒng)中斷服務程序</p><p>　　TMS320F2812芯片有三個外部中斷和外部中斷擴展模塊PIE，PIE可支持96個外部中斷?？梢院芸斓仨憫吞幚碇袛嗍录?，并可以在硬件和軟件中控制中斷的優(yōu)先級。通用中斷服務子程序 GISR 和特定中斷服務子程序 SISR，在 GISR 中保存必要的上下文，從外設中斷向量寄存器PIVR 中讀取外設中斷向量，這個向量用來產(chǎn)生轉移到 SISR 的地址入口。對每個從外設來自中斷

94、控制器的中斷都有一個特定的 SISR，在 SISR 中執(zhí)行對該外設事件的響應。程序一旦進入中斷服務程序后，所有的可屏蔽中斷都被屏蔽。本系統(tǒng)中共有三個中斷：定時器 T1 周期中斷，用來產(chǎn)生 PWM 輸出；定時器 T2 的周期中斷，用來定時采樣電樞電流、驅動電監(jiān)控電壓值；定時器 T3 的捕獲中斷，用來定時測量速度。 為了響應系統(tǒng)中的中斷服務程序，還必須有一個復位和中斷向量定義文件。它是一個獨立的匯編程序文件，它按照內存區(qū)的規(guī)定，利用無條件跳

95、轉語句使程序在復位或發(fā)生中斷之后跳轉到相應的程序入口地址。 </p><p><b>　　5.5 系統(tǒng)子程序</b></p><p>　　5.5.1 電流采樣計算子程序</p><p>　　電流調節(jié)器是控制的中心環(huán)節(jié)，必須滿足電流環(huán)的頻率要求，實現(xiàn)電流快速準確地跟蹤給定值。本課題中，電流采樣計算子程序的功能是準確完成電流檢測，根據(jù)當前逆變橋的導

96、通情況，選擇適當?shù)南嚯娏髯鳛殡娏髡{節(jié)器的反饋量；完成電流的調節(jié)作用，并將調節(jié)器的輸出結果送至事件管理器相應的寄存器中，控制導通電流跟隨給定電流，實現(xiàn)電流信號的采樣計算。</p><p>　　5.5.2 轉速采樣計算子程序</p><p>　　轉速采樣子程序是通過位置傳感器檢測到的信號，得到當前電機的轉速。轉子轉速通過位置傳感器獲得信號并傳輸給DSP主控制芯片，主控制芯片計算得到當前的電機轉

97、速。</p><p>　　5.5.3 轉速調節(jié)子程序</p><p>　　轉速調節(jié)子程序流程圖如圖5-5-3所示，將接受到的實際轉速與輸入量相比較，得到偏差值，然后通過PID的轉速調節(jié)控制電機，使電機的轉速達到輸入值，實現(xiàn)電機轉速的調節(jié)。</p><p>　　圖5-5-3 轉速調節(jié)子程序流程圖</p><p><b>　　6 總結與

98、展望</b></p><p>　　電動機作為機電能量轉換裝置，其應用范圍已遍及國民經(jīng)濟的各個領域以及人們的日常生活之中。由于無刷直流電動機既具備交流電動機的結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點，又具備直流電動機的運行效率高、勵磁損耗小以及調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，無刷直流電動機己廣泛應用在數(shù)控機床、機器人、儀器儀表、汽車、計算機外圍設備等方面和領域。<

99、/p><p>　　在驅動控制系統(tǒng)中，無刷直流電動機與其它類型電動機相比有許多突出的優(yōu)點：動態(tài)響應快；控制性能好；體積小，重量輕；節(jié)能；容量大、轉速高，換向方便、簡單；不會產(chǎn)生失步現(xiàn)象。因此，對無刷直流電動機的應用研究是很有實際意義的。</p><p>　　本課題針對無刷直流電動機調速系統(tǒng)進行研究，既有電機調速系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，又有對控制算法的探討。現(xiàn)將本文的主要內容總結如下：</p>

100、<p>　　(1)詳細介紹了無刷直流電動機的工作原理與運行特性，建立了無刷直流電動機調速系統(tǒng)的數(shù)學模型，對調速系統(tǒng)的控制方案進行了詳細分析，為系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)奠定了基礎。</p><p>　　(2)通過對實際電機的仔細分析，利用DSP主控制芯片，結合功率轉換模塊，完成了無刷直流電動機調速系統(tǒng)的設計，實現(xiàn)了對電機的實時控制。</p><p>　　(3)以DSP芯片TMS320F2

101、812為核心，設計了主控制單元，實現(xiàn)了對無刷直流電動機DSP調速系統(tǒng)的網(wǎng)絡控制。</p><p>　　(4)針對存在各種隨機干擾的無刷直流電動機調速系統(tǒng)，采用PID閉環(huán)算法，給出了一種具有自適應補償?shù)姆答伩刂品桨浮Ｔ摲桨笇Χ喾N系統(tǒng)干擾具有較強的抑制能力。</p><p>　　本課題在無刷直流電動機調速系統(tǒng)的控制策略和硬件實現(xiàn)方面作了一些工作，但該系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)，涉及到許多方面的問題，

102、由于本人時間和能力的限制，還有許多問題有待深入地研究和思考。</p><p>　　(1)由于TMS320F2812的主頻較小，在復雜算法的實現(xiàn)上還存在著一定的困難，整個硬件系統(tǒng)的抗擾性和穩(wěn)定性還需要進一步增強。系統(tǒng)的集成度也需要進一步提高。</p><p>　　(2)在控制策略方面，針對非線性和不確定性的問題，PID閉環(huán)控制方案還存在不能準確實時的控制，由于一定的延時，如何在實時控制中取得

103、滿意的效果，還有許多工作要做。</p><p>　　(3)無刷直流電動機的轉矩脈動也是一個主要的問題。如何通過控制策略抑制轉矩脈動，還沒有比較成熟的方案。</p><p>　　雖然無刷直流電動機調速系統(tǒng)還存在著許多問題，但隨著新材料和新技術的不斷進步，相信無刷直流電動機調速系統(tǒng)的應用將越來越廣泛，進一步改善和方便人們的生活。</p><p><b>　　致

104、 謝</b></p><p>　　我的畢業(yè)論文的完成是基于我的導師***老師的親切關懷和悉心指導,從初稿的起草到最終論文的完成,王老師一直給予我認真的指導和不懈的支持,尤其是在論文將要定稿的階段,我深切的體會到王老師嚴謹?shù)闹螌W風格和作為一名人民教師的寬厚博愛。在此謹向王老師致以最崇高的敬意和發(fā)自內心的謝意。</p><p>　　在即將畢業(yè)的時刻,借此機會向這四年學習中給予我諸

105、多幫助的老師表示由衷的謝意,感謝他們四年來的教導和培養(yǎng)。在今后的工作學習中一定銘記老師的教導，認真學習，踏實做人，樂觀積極的生活。</p><p>　　同時我還要感謝在我寫作過程中給予我?guī)椭耐瑢W和前輩，他們的文章資料給予了我很多靈感和啟示。同時還得感謝我的摯友正是他們的幫助和支持才能使我克服一系列的困難和疑惑，直到本文的順利完成。</p><p>　　在完成畢業(yè)論文的這段時間里，對于大家

106、的幫助和支持，再次表示深深地感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 劉剛，王志強，房建成，《永磁無刷直流電機控制技術與應用》 機械工業(yè)出 版社2008.03</p><p>　　[2] 譚建成，《永磁無刷直流電機技術》 機械工業(yè)出版社 2011.03</p><p

107、>　　[3] 史步海，張選正，《特種電動機調速控制技術及應用》 華南理工大學出版社 2010.03</p><p>　　[4] 張衛(wèi)寧，《TMS320C2000系列DSP原理及應用》 國防工業(yè)出版社 2002.04</p><p>　　[5] 阮毅，陳伯時，《電力拖動自動控制系統(tǒng)—運動控制系統(tǒng)》 機械工業(yè)出版社</p><p><b>　　2009.

108、08</b></p><p>　　[6] 高濤，陸麗娜，《C語言程序設計》 西安交通大學出版 2008.06</p><p>　　[7] 閻治安，崔新藝，蘇少平，《電機學》 西安交通大學出版 2008.06</p><p>　　[8] 權東，《高性能無刷直流電機調速系統(tǒng)設計》 2010.06</p><p>　　[9] 網(wǎng)上資料，

109、基于DSP無刷直流電機調速系統(tǒng)的設計等</p><p>　　[10]Shukla .J.Fernandes. Quasi-resonant dc-link soft-switching PWM inverter with active feedback clamp circuit for motor drive applications Proceedings—Electricower Applica

110、tions.2006.153(1)75～82</p><p>　　[11]Larson.L.E. Full-bridge DC motor driver for consumer apps Portable Design; 2005.11(12):30-34</p><p>　　[12]王曉明 王玲，電動機的DSP控制．北京：北京航空航天大學出版社 2004</p><