基于STM32的無刷直流電機控制系統(tǒng)設(shè)計及仿真研究.pdf

1、近些年來，隨著電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的飛速發(fā)展，電機的控制及應(yīng)用已成為了人們越來越關(guān)注的研究內(nèi)容。一般來講，電機主要分為兩種類型:交流電機和直流電機。交流電機具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各類機床和機械加工設(shè)備等領(lǐng)域。但是由于交流電機的調(diào)速和啟動性能比較差，在轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩要求嚴(yán)格的場所，交流電機很少被使用。相對于交流電機，直流電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)快，轉(zhuǎn)矩大，很多場合都把直流電機作為主要控制對象。本文主要研究直流電機的其中一種類型—

2、無刷直流電機，無刷直流電機是隨著電機技術(shù)和永磁材料的興起而出現(xiàn)的一種新型電機，是直流電機的一種特殊形式。它具有體積小、效率高、調(diào)速性好、控制簡單和便于實現(xiàn)數(shù)字化控制等優(yōu)點，在諸多領(lǐng)域中都得到很廣泛的應(yīng)用。因此，研究無刷直流電機控制系統(tǒng)具有很深遠(yuǎn)的意義。
　　首先本文建立了無刷直流電機控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。在控制方案上，通過對比研究分析，確立了外轉(zhuǎn)速內(nèi)電流的雙閉環(huán)控制方案。
　　接下來是無刷直流電機控制系統(tǒng)的建模和仿真研究。系統(tǒng)

3、采用傳統(tǒng)PID控制、基于粒子群算法的模糊PID控制和基于改進粒子群算法的模糊PID控制三種不同方式來優(yōu)化和改進速度控制器，電流環(huán)依舊采用PID進行控制。仿真結(jié)果表明，基于改進粒子群算法的模糊PID無刷直流電機控制系統(tǒng)中超調(diào)量遠(yuǎn)小于0.5％、上升速度更快，且上升時間比前者提升了約0.003s、穩(wěn)定性恢復(fù)只用了約0.001s等，優(yōu)于基于粒子群算法的模糊PID控制和普通PID控制。
　　最后是無刷直流電機控制系統(tǒng)的實現(xiàn)與實驗驗證。由于S

4、TM32具有低成本、高效能和集成度高等優(yōu)點，因此采用STM32構(gòu)建無刷直流電機控制系統(tǒng)，能大大地簡化系統(tǒng)的構(gòu)成，增強系統(tǒng)的性能，滿足更多場合的需要。在分析和總結(jié)無刷直流電機控制策略存在問題的基礎(chǔ)上，通過對無刷直流電機控制系統(tǒng)的研究分析和對各種控制芯片進行對比，本文最終確定以STM32RBT6為核心來構(gòu)建無刷直流電機控制系統(tǒng)。在控制策略方面，系統(tǒng)采用了基于改進粒子群算法優(yōu)化模糊PID控制器的先進算法，將改進粒子群算法（量子粒子群算法）與模

5、糊PID控制器(Fuzzy-PID)相結(jié)合，使控制系統(tǒng)既具有量子粒子群算法收斂速度快和避免早熟等優(yōu)點，又具有Fuzzy-PID控制器靈活、適應(yīng)強等特點。運用AltiumDesigner軟件完成了對無刷直流電機控制系統(tǒng)的硬件原理圖及PCB板設(shè)計，設(shè)計了總程序和中斷子程序各部分的流程圖，完成了基于流程圖的各部分程序的編寫，使用IR2110S作為驅(qū)動芯片，完成了整個控制系統(tǒng)的搭建，實現(xiàn)了對無刷電機的轉(zhuǎn)速和其它被控制量的控制。實驗表明，相對于傳