本課題來源于重點航空研究項目——某型飛機電動舵機用雙余度隔槽嵌放式稀土永磁直流無刷電機的研制,進行雙余度無刷直流電機的控制技術(shù)及性能研究具有理論意義、工程意義和顯著的社會效益和經(jīng)濟效益.論文介紹以AT89C51單片機與SG3525脈寬調(diào)制控制器為核心的雙余度稀土永磁無刷直流電機試驗器的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu),并對PWM調(diào)速控制、功率驅(qū)動輸出及GAL邏輯綜合等電路進行分析,提出并設計了電流截止負反饋電路實現(xiàn)電機堵轉(zhuǎn)和起動時的電流限制功能.在控制器軟件需求分析的基礎上,介紹了基于KeilC51的RTXTiny實時多任務操作系統(tǒng)的軟件工程化技術(shù).按照控制設計、編程、測試、試驗等規(guī)范,建立了完整的文檔,提高軟件的易讀性、易理解性,以達到軟件的高可靠性和強壯性.無刷直流電機是典型的強電與弱電相結(jié)合的系統(tǒng),并且飛機系統(tǒng)的電磁環(huán)境復雜,本文對系統(tǒng)的干擾源、傳播途徑等問題進行了研究,并提出相應的軟、硬抗干擾措施使系統(tǒng)性能達到總體設計要求.
標簽： 無刷直流電機 控制系統(tǒng)設計 性能
上傳時間： 2013-07-21
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無刷直流電機是一種性能優(yōu)越、應用前景廣闊的電機，應用傳統(tǒng)的控制理論對其進行控制系統(tǒng)設計、分析的技術(shù)已經(jīng)相對成熟，在此基礎上研發(fā)出的各種調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中獲得廣泛應用。因此，無刷直流電機的進一步推廣應用，在很大程度上依賴于對一些先進控制策略的研究。 為了改進無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)的控制性能，本文基于灰色控制理論建立了無刷直流電機灰色PID控制調(diào)速系統(tǒng)模型。常規(guī)的PID控制以其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、易于工程實現(xiàn)等優(yōu)點至今仍被廣泛采用。在系統(tǒng)模型參數(shù)變化不大的情況下，PID控制性能優(yōu)良，但無刷直流電機是一種多變量、非線性的控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的PID控制器難以克服電機自身參數(shù)不確定和擾動帶來的轉(zhuǎn)速偏差問題，無法實現(xiàn)精確快速的控制。灰色控制器是在繼承經(jīng)典PID控制器不依賴于對象模型優(yōu)點的基礎上，通過改進經(jīng)典PID固有缺陷而形成的新型控制器，性能優(yōu)良并且算法簡單。該控制器設計不需要建立電機的精確數(shù)學模型，對參數(shù)變化和負載擾動不敏感。系統(tǒng)較好地實現(xiàn)了給定速度參考模型的自適應跟蹤，結(jié)構(gòu)簡單，能適應環(huán)境變化，具有較強的魯棒性。 本文以灰色系統(tǒng)理論為基礎，把無刷直流電機的數(shù)學模型分為確定部分與不確定部分，對被控對象的不確定部分建立灰色模型，進行灰色預估補償，使控制系統(tǒng)的灰量得到一定程度的白化。對所提出的無刷直流電機灰色PID控制調(diào)速系統(tǒng)進行了仿真，對仿真結(jié)果給出理論分析；以TMS320F2812型DSP為核心控制器建立了無刷直流電機調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)。仿真和實驗結(jié)果表明，基于灰色PID控制算法的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)受電機參數(shù)變化影響較小，具有較高的控制精度和魯棒性，表現(xiàn)出優(yōu)良的動、靜態(tài)性能。
標簽： 控制 無刷 直流電機調(diào)速
上傳時間： 2013-04-24
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由于電動助力轉(zhuǎn)向（EPS）系統(tǒng)具有高性能、高效率、低成本、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)逐漸取代傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向（HPS），成為轉(zhuǎn)向助力技術(shù)的主流。 @@ 本文在詳細了解EPS系統(tǒng)性能要求和工作原理的基礎上，對各種已有的EPS助力電機進行了總結(jié)和比較。對比結(jié)果表明，無刷直流電機（BLDC）憑借其顯著的優(yōu)點，成為EPS助力電機的較優(yōu)選擇。 @@ 無刷直流電機作為一種由電動機本體和驅(qū)動器組成的機電一體化產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的直流電機一樣，具有良好的起動和調(diào)速性能，并且由于用電子換向取代了機械換向，不存在傳統(tǒng)直流電機的換向火花和機械噪聲，在許多性能要求比較高的場合已得到普遍應用。隨著電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，其應用范圍還在進一步擴展。然而，BLDC電機作為EPS系統(tǒng)的助力電機也并非全無缺點。永磁電機中固有的齒槽轉(zhuǎn)矩的存在，以及由于采用120°換向工作模式造成的轉(zhuǎn)矩波動，都會嚴重影響EPS系統(tǒng)的操控性能。 @@ 本課題針對無刷直流電機在汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應用，根據(jù)EPS系統(tǒng)對助力電機的要求，設計了一臺轉(zhuǎn)向助力用永磁無刷直流電動機，并使用有限元方法對電機性能進行了分析。為了反映參數(shù)變化對電機性能的影響，從而為電機的設計提供指導，我們還用場路耦合的解析算法對電機性能進行了分析。在分析結(jié)果的基礎上，對永磁電機中的齒槽轉(zhuǎn)矩進行了研究，并針對樣機提出了齒槽轉(zhuǎn)矩的削弱方法，然后使用三維有限元的方式對所提出的方法進行了仿真驗證。 @@ 根據(jù)EPS系統(tǒng)的工作原理，探討了助力電機的控制策略，并設計了帶傳感器的無刷直流電機的控制系統(tǒng)。分別完成控制系統(tǒng)硬件和軟件的設計，并進行了相關實驗，結(jié)果表明基本達到了設計的目標。 @@關鍵詞：EPS、無刷直流電機、電機設計與優(yōu)化、有限元、控制器設計
上傳時間： 2013-07-29
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無刷直流電機以體積小、重量輕、效率高、調(diào)速性能好、無換向火花及無勵磁損耗等諸多優(yōu)點被大量應用于家電、交通、醫(yī)療器械、數(shù)控機床及機器人等領域，現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展對無刷直流電機控制系統(tǒng)的性能要求也越來越高。可以預見，隨著永磁材料和電力電子器件價格進一步的降低，無刷直流電機驅(qū)動理論的研究不斷深入，無刷直流電機的應用前景將更加廣泛。 本文通過閱讀大量文獻資料，介紹了無刷直流電機的發(fā)展現(xiàn)狀、研究動態(tài)及工作原理等。在控制策略上，采用了基于智能控制思想的模糊控制，其特點是不依賴于對象模型，利用制定的控制規(guī)則進行了模糊推理從而獲得合適的控制量。運用Matlab/Simulink對控制系統(tǒng)進行了建模和仿真，其中速度環(huán)采用模糊PI調(diào)節(jié)，電流環(huán)采用傳統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)，為后面的實驗提供了理論分析的基礎。 結(jié)合無刷直流電機的結(jié)構(gòu)，利用電機內(nèi)部的霍爾元件檢測轉(zhuǎn)子位置。根據(jù)模糊控制器的設計方法，給出了模糊控制查詢表。采用TI公司的數(shù)字信號處理器TMS320F2812作為主控芯片，在硬件上設計了整流電路、逆變電路、驅(qū)動電路、調(diào)理及保護電路等；在DSP軟件開發(fā)環(huán)境CCS下，采用C語言和匯編語言進行了混合編程，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)子位置信號的讀取、PWM波的產(chǎn)生、AD采樣、速度模糊PI調(diào)節(jié)及電流調(diào)節(jié)等功能。 通過對整個控制系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，進行了相關實驗。相對傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，采用模糊PI控制的系統(tǒng)具有響應速度快、超調(diào)量小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。實驗結(jié)果表明了無刷直流電機模糊控制系統(tǒng)設計的正確性。最后對整個設計進行了總結(jié)，對后續(xù)的工作給出了自己的見解。
上傳時間： 2013-04-24
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20世紀90年代以來，為了緩解能源和環(huán)境對人類生活和社會發(fā)展的壓力，世界各國都投入了大量資金開發(fā)電動汽車。在日本、美國、法國等汽車強國已經(jīng)開發(fā)出一些商品化的電動汽車。我國在“十五”期間，國家電動汽車重大科技專項確立以燃料電池汽車、混合電動汽車、純電動汽車以及相關的多能源動力總成控制、驅(qū)動電機、動力蓄電池及燃料電池等關鍵零部件研發(fā)。 與其它驅(qū)動電機相比，永磁同步電動機具有高效率、高功率密度和良好的控制特性，受到人們的普遍關注，越來越多地應用于電動汽車的驅(qū)動裝置中。本文課題以印度REVA公司小型純電動汽車驅(qū)動用永磁同步電動機及其控制器為研究對象，對永磁同步電動機本體及控制器硬件進行了比較深入的研究，設計并制作了永磁同步電動機試驗樣機以及基于TMS320LF2407A DSP的永磁同步電動機控制器，在此基礎上展開了初步試驗研究。 本文首先比較了當前常用電動汽車驅(qū)動電機的特點，并綜述了電力電子和計算機控制技術(shù)在汽車驅(qū)動中的應用；然后分析永磁同步電機氣隙磁場對電機性能的影響，針對電動汽車驅(qū)動電機的特點，提出了T形轉(zhuǎn)子永磁同步電動機，不僅使永磁同步電動機的氣隙磁場接近正弦同時解決了高速運行時磁鋼的固定問題；同時，制作了基于TMS320LF2407A DSP和IPM模塊的永磁同步電動機矢量控制器，并對控制器進行了驅(qū)動無刷直流電動機的負載實驗和永磁同步電機的空載實驗；最后，分析永磁同步電機矢量控制的數(shù)學模型，并建立了永磁同步電機的SVPWM驅(qū)動的仿真模型，進行了id=0的矢量控制系統(tǒng)仿真，研究了永磁同步電機參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)響應的影響。
上傳時間： 2013-07-23
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無刷直流電動機利用電子換相器代替了直流電動機的機械電刷和換向器，不但具有直流電機的調(diào)速性能，而且體積小、效率高，在許多領域已得到了廣泛應用。采用無位置傳感器控制技術(shù)，不但可以克服有位置傳感器的諸多弊端，而且還進一步拓展了無刷直流電動機的應用領域。近些年來，無位置傳感器無刷直流電動機控制技術(shù)成為大家研究的熱點之一。 本課題緊扣研究熱點，以方波無刷直流電動機為控制對象，設計了一套無位置傳感器無刷直流電動機控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用TMS320LF2407ADSP芯片作為控制核心，運用反電動勢過零點檢測原理和預定位與升頻升壓相結(jié)合的啟動方法，實現(xiàn)無位置傳感器無刷直流電動機的控制。為了提高系統(tǒng)的調(diào)速性能，控制方法采用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制。 首先，本文研究了無刷直流電動機的基本結(jié)構(gòu)、性能、工作原理及數(shù)學模型，利用數(shù)學模型在Matlab/Simulink環(huán)境中建立無刷直流電動機的仿真模型。接著，給出了系統(tǒng)總體的設計方案，對控制系統(tǒng)設計中的幾個關鍵技術(shù)--反電動勢過零點及其相位補償原理、啟動、單神經(jīng)元PID轉(zhuǎn)速控制器以及PWM產(chǎn)生電路進行了深入的研究。 然后，根據(jù)控制系統(tǒng)總體方案和系統(tǒng)功能要求，進行軟硬件設計。在硬件設計中，主要進行了DSP最小系統(tǒng)、電流和轉(zhuǎn)子位置檢測電路、IR2130驅(qū)動電路等方面電路的設計。在軟件設計中，主要設計出了主程序和A/D中斷程序。其中，主程序包括DSP系統(tǒng)設置、變量初始化、電機正反轉(zhuǎn)選擇、電機啟動、速度計算及顯示等方面程序；A/D中斷程序包括反電動勢計算、換相時刻計算、電流轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)子程序等方面程序。 最后，經(jīng)實驗結(jié)果表明，電機啟動快速、穩(wěn)定，具有較寬的調(diào)速范圍。同時，該系統(tǒng)還具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等特點，具有廣泛的應用前景。
標簽： 無位置傳感器 控制系統(tǒng) 無刷直流電動機
上傳時間： 2013-07-08
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隨著人們生活水平的提高，肥胖逐漸成為一種社會疾病，肥胖容易使人患上阻塞性睡眠呼吸暫停綜合癥，嚴重影響生活質(zhì)量，嚴重時甚至危及生命。研制性能良好低成本的呼吸機有很好的實際意義。本論文論述了一種基于dsPIC30F3010控制器及無刷直流電機(BrushlessDirectCurrentMotor，簡稱BLDCM)的呼吸機控制器，實現(xiàn)了反電勢法無位置傳感器無刷直流電機的運行控制。 論文從基本電磁定律出發(fā)，分析了無刷直流電動機結(jié)構(gòu)和工作原理，建立了無刷直流電動機的數(shù)學模型，在此基礎上詳細分析了“反電勢法”無刷直流電機控制原理，深入研究了三種反電勢過零檢測方法，并對檢測電路移相產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子位置誤差進行了分析，給出了補償方法。 對無刷直流電動機無位置傳感器控制中的關鍵問題——起動方法進行研究，介紹了“反電勢法”無刷直流電機控制常用的起動方法，深入討論了“三段式”起動技術(shù)。針對傳統(tǒng)“三段式”起動的缺點，論文提出了一種新的外同步到自同步的切換方式。 綜合上述，本系統(tǒng)以dsPIC30F3010單片機為控制器，設計了“反電勢法”無刷直流電機無位置傳感器控制系統(tǒng)的硬件電路，詳細介紹了電路各個組成部分的工作原理，同時介紹了控制系統(tǒng)中采用的硬件抗干擾措施。結(jié)合dsPIC30F3010的特點，充分利用其片內(nèi)的資源，設計了系統(tǒng)的軟件。實驗結(jié)果表明系統(tǒng)能夠控制電機順利起動，而且實現(xiàn)了電機正確的換相和穩(wěn)定的運行。
上傳時間： 2013-07-26
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跑步運動是人們喜愛的運動方式之一，借助電動跑步機進行跑步運動簡單方便，已成為新的運動時尚。電動跑步機已經(jīng)成為一種大眾健身器材，市場前景極為廣闊。 目前電動跑步機大多采用有刷直流電動機或交流變頻電機作為驅(qū)動電機，本文研究采用外轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動無刷直流電動機的電動跑步機。其主要優(yōu)點在于：一是省去了傳統(tǒng)電動跑步機的減速機構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，效率高；二是無刷電機驅(qū)動具有優(yōu)良的調(diào)速和控制性能，可以提升電動跑步機品質(zhì)，實現(xiàn)智能化；三是無刷電機驅(qū)動性價比高，更具市場競爭力。因此，進行電動跑步機外轉(zhuǎn)子無刷直流電動機驅(qū)動及控制系統(tǒng)的研究具有較高的理論意義和工程實用價值。 本文首先綜述了電動跑步機及其電機驅(qū)動的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及外轉(zhuǎn)子無刷計特點、分數(shù)槽繞組及其控制器；應用電機磁場有限元軟件MAGNEFORCE研究了不同極/槽配合無刷電機的磁場分布和不同極弧系數(shù)對電機性能的影響；在此基礎上試制了電動跑步機外轉(zhuǎn)子無刷直流電動機樣機并進行初步性能試驗；運用MATLAB對外轉(zhuǎn)子無刷直流電動機進行系統(tǒng)仿真分析。
上傳時間： 2013-04-24
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由于永磁無刷直流電機既具備交流電機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點，又兼有普通有刷直流電機調(diào)速特性好、運行效率高的優(yōu)點，因此它在當今國民經(jīng)濟各個領域得到了越來越廣泛的應用。本文對基于DSP的無刷直流電機控制系統(tǒng)進行了設計和研究。 本論文首先回顧了無刷直流電機的產(chǎn)生、發(fā)展歷程，介紹了目前的熱點研究方向和最新研究成果。 第二章對無刷直流電機的組成環(huán)節(jié)、結(jié)構(gòu)、工作原理、運行特性進行了分析，并且建立了無刷直流電機的數(shù)學模型，對其控制方法進行了討論。同時，DSP控制器由于其高速的處理能力和豐富的片上資源，已經(jīng)廣泛的應用于電機控制領域。 第三章介紹了TI的高性能DSP芯片 TMS320LF2407A的結(jié)構(gòu)和性能，提出了基于 TMS320LF2407A 的 BLDCM 的控制方案，并且對系統(tǒng)的相關環(huán)節(jié)進行了討論和分析。 第四、五兩章分別完成了硬件和軟件的設計。此系統(tǒng)是基于PWM技術(shù)和PID算法的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。硬件電路包括了控制電路、主電路、檢測電路、保護電路幾個部分；軟件采用模塊化的編程思想，編制了各程序模塊的控制流程圖，并論述了其實現(xiàn)方面的若干問題。 第六章給出了系統(tǒng)的仿真實驗結(jié)果及分析。 第七章對全文內(nèi)容進行了總結(jié)，并對無刷直流電機控制系統(tǒng)提出了展望。
標簽： DSP 無刷直流電機 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的電機已無法滿足當前工程的要求，其作用也由過去簡單的起停控制、提供動力上升到要求對其速度、位置、轉(zhuǎn)矩等進行精確的控制，并能實現(xiàn)快速加速、減速、反轉(zhuǎn)以及準確停止等，使被驅(qū)動的機械運動符合于集的要求。在集成電路、現(xiàn)代電子技術(shù)及控制理論飛速發(fā)展的今天，電機控制技術(shù)也得到了飛快的發(fā)展，電機控制器也由模擬分立元件構(gòu)成的電路向數(shù)模混合、全數(shù)字方向發(fā)展。本論文主要研究了FPGA芯片在電機控制器中的應用。 論文首先對無刷直流電機系統(tǒng)進行了綜合性論述。對系統(tǒng)的組成、及系統(tǒng)中主要部分：如位置傳感器、逆變器和功率器件、供電直流電源進行了較詳細的說明；并且提出了與本研究相關的控制機理和實施方案。 其次，論文對FPGA芯片的特點及配置電路、以及以FPGA-FLEX10K10為核心的控制器電路的組成進行了較詳細的論述；同時對超高速集成電路硬件描述語言(VHDL)的特點和應用進行了研究；并提出了應用FPGA芯片對電機速度進行控制的系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理。 論文還對FPGA芯片與DSP芯片共同完成電機控制的方案進行了論述，利用ALTERA公司的FPGA芯片完成了電機控制器的設計、制造和調(diào)試，并在此基礎上分析研究了利用此控制器對無刷直流電機進行調(diào)速控制的方法；兩種控制器共同工作，組合方便、功能強大，適合在高精度、高效、寬變速控制的應用場合下，可對電機實現(xiàn)精度更高、策略更復雜的控制。 論文最后還對在具體產(chǎn)品中的應用效果及行了簡單分析。
上傳時間： 2013-08-04
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