随着计算机技术和现代控制理论的发展,由数字控制装置组成的随动系统应运而生。与传统的模拟系统相比,数字随动系统具有设计简单,体积小,修改方便,精度高,可靠性高等优点。作为典型的数字随动控制系统的执行器,无刷直流电机既具备交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列特点,又具有直流电机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多特点,故在许多高科技领域得到了非常广泛的应用,如机器人、数控机床、雷达、潜艇和各种军用武器随动系统。本文以无刷直流电机控制系统在武器随动系统中的应用为背景,设计基于DSP的无刷直流电机控制系统,并进行仿真研究。首先,本文深入研究了永磁无刷直流电机的基本结构、工作原理、数学模型和控制性能,比较分析可编程逻辑控制器、专用芯片和单片机控制等不同的控制方案对无刷直流电机的控制性能,确立了一套以DSP(TMS320LF2407A)为核心的无刷直流伺服电机的控制系统方案。本控制系统的主要优势在于利用数字信号处理器DSP的高速数字运算功能,实现各种高效的控制算法,达到无刷直流电机的高精确控制的目的。在接下来的部分,本文详细论述了无刷直流电机控制系统设计和模糊PID控制器设计。在控制系统设计部分,本文重点论述了控制系统的总体硬件构成,包括TMS320LF2407A控制器,DSP外围电路和功率驱动及其逆变电路的设计。同时,对位置信号、相电流、相电压检测电路,速度信号检测电路和故障逻辑电路进行了设计。本文还对控制系统软件进行了简单介绍,包括主程序、中断服务程序以及速度环和电流环算法,并基于模块化结构设计思想绘制了流程框图。在模糊控制器设计部分,本文详细讲述了模糊PID控制器的特点,并且在Matlab环境下对参数自整定模糊PID控制器进行了设计和建模。最后是本控制系统的建模和仿真研究。本文在Matlab/Simulink环境下建立了独立的功能模块,包括BLDC总体模块(包括BLDCM本体模块、转矩计算模块、转速计算模块、反电势计算模块)、速度控制模块、电流滞环控制模块、转子位置计算模块、电压逆变器模块等,再进行功能模块的有机结合,搭建了无刷直流电机系统的仿真模型。系统采用双闭环控制,速度外环采用参数自整定模糊PID控制,电流内环采用电流滞环控制。仿真结果证明了该方法的有效性,同时验证了参数自整定模糊PID控制优于传统PID控制,前者具有响应速度更快、超调更小、稳定性和跟踪性能更好的特点。本文所提出和设计的无刷直流电机控制方案经理论分析、仿真证明是可行的,达到了设计任务的要求。同时,论文中提出的系统建模和仿真的新方法还为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。