无刷直流电机控制系统研究

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无刷直流电机是新一代机电一体化产品,它既具备异步电机结构简单、运行可靠和维护方便的特点,又具有直流电机调速性能好等优点。因此无刷直流电机在许多领域都得到了广泛的应用。随着微处理器技术的迅猛发展,许多复杂而有效的控制策略和算法在各种电机控制中已得到实现,并且越来越多的用于电动机、车辆和工业控制系统中。因此有必要针对无刷直流电机的控制策略进行研究,以寻找一种行之有效的控制策略,改善无刷直流电机的运行性能。基于此,课题做了以下几个方面的研究工作。
   1、了解无刷直流电机的结构、运行原理以及控制方法,设计了基于DSP56F803的硬件系统,包括DSP控制电路、位置检测电路、信号和功率驱动电路、电流检测电路、人机交互模块以及相应的保护电路,用于实现无刷直流电机的调速、斩波等各种控制方式。与传统控制方式相比,基于DSP56F803的电机控制系统具有更快的运算速度易于实现实时控制算法的优点,同时,专用的PWM输出系统更加简单、可靠。
   2、在此基础上,开发了基于SDK开发包的电机控制应用程序,包括根据无刷直流电机的数学模型而开发的双闭环PID控制程序和模糊控制程序,以及两种控制算法都要用到的换向中断程序、转速检测程序、电流检测程序和人机交互程序。
   3、采用双闭环PID控制策略,按照工程设计方法,分别设计电流环和转速环。结合PID控制规律,按照工程整定的方法,对PID参数进行整定,使调速系统性能达到设计要求。按照模糊控制理论,设计了模糊控制器,实现了模糊控制算法。
   通过观察无刷直流电机调速运行曲线,试验结果表明两种控制策略均达到了设计要求,PID控制稳态时无静差,而模糊控制在动态特性和抗干扰性能方面表现要优于PID控制。
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