無刷直流電機轉速控制系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、無刷直流電機(BLDCM)是近年來迅速發(fā)展起來的一種新型直流電機,它通過外部電子電路換相來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械電刷換相,克服了傳統(tǒng)直流電機因為電刷與換向器之間的摩擦而帶來的電火花、電機損耗及噪音等一系列問題,并具有體積小、調速性能好、輸出轉矩大、效率高等優(yōu)點,因而受到了廣泛關注。隨著電力電子技術的迅速發(fā)展以及稀土永磁材料的不斷涌現(xiàn),使得它在國民經(jīng)濟生產(chǎn)的各個領域以及人們的日常生活中具有非常廣闊的應用范圍和市場前景。因此,對其控制系統(tǒng)的研究具有

2、重要的理論指導和實際工程意義。本文以無刷直流電機為主要研究對象,著重研究了其轉速系統(tǒng)的控制方法。
　　 論文首先闡述了無刷直流電機控制技術的研究背景及意義,介紹了無刷直流電機的發(fā)展歷史和國內外控制研究現(xiàn)狀,比較分析了PID控制,變結構控制,模糊控制及神經(jīng)網(wǎng)絡控制在無刷直流電機控制領域中的應用。
　　 其次,根據(jù)無刷直流電機的基本結構及其工作原理,通過分析其數(shù)學模型,闡述了無刷直流電機的運行特性和調速方法。然后針對無刷直流

3、電機非線性、多變量的系統(tǒng)因素,考慮到傳統(tǒng)PID控制難以對其進行高精度控制,結合模糊控制和PID控制的特點,設計了模糊PID控制器,并將控制器應用于無刷直流電機轉速外環(huán)控制中,通過Matlab軟件建立了無刷直流電機雙閉環(huán)轉速控制系統(tǒng)的仿真模型。仿真結果表明,相對傳統(tǒng)PID轉速環(huán)控制,采用模糊PID控制使系統(tǒng)響應速度加快,動、靜態(tài)特性及魯棒性能變得更好。由于模糊控制是基于規(guī)則控制的,規(guī)則的產(chǎn)生和調整往往依賴于專家經(jīng)驗,為進一步提高系統(tǒng)的整體

4、控制性能,本文在模糊PID控制的基礎上又進行了改進,融合了神經(jīng)網(wǎng)絡自適應控制,針對轉速外環(huán)設計了一種基于最優(yōu)二次型單神經(jīng)元模糊自適應PID控制器,仿真結果表明采用二次型單神經(jīng)元模糊PID控制所取得的控制效果均優(yōu)于傳統(tǒng)的PID控制和模糊PID控制。
　　 最后以DSP2407為主控芯片進行了無刷直流電機轉速控制系統(tǒng)的硬軟件設計,并對系統(tǒng)進行了實驗,實驗結果符合理論分析。硬件電路設計主要包括主電路,功率驅動電路,轉子位置檢測電路,相