【摘 要】
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无刷直流电机(Brushless DC Motor,BLDCM)相比于其他类型的电机,具有很多优点,如它的转矩密度很高、噪音较低、工作效率高等,广泛的应用在数控机床领域、航空航天及仪器仪表领域和家用电器等方面。然而,无刷直流电机为了能够在运行中,对速度能实现高性能的控制以及得到非常精确的转子位置信息,需要解决无刷直流电机的转矩的脉动问题,本文主要研究无刷直流电机抑制转矩脉动的方法。首先,本文对无刷
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无刷直流电机(Brushless DC Motor,BLDCM)相比于其他类型的电机,具有很多优点,如它的转矩密度很高、噪音较低、工作效率高等,广泛的应用在数控机床领域、航空航天及仪器仪表领域和家用电器等方面。然而,无刷直流电机为了能够在运行中,对速度能实现高性能的控制以及得到非常精确的转子位置信息,需要解决无刷直流电机的转矩的脉动问题,本文主要研究无刷直流电机抑制转矩脉动的方法。首先,本文对无刷直流电机的基本结构、驱动方式、工作原理进行了详细的分析,建立并分析了无刷直流电机的微分方程和传递函数等数学模型,为后文的转矩脉动抑制方法的研究提供了理论基础。其次,详细的分析了无刷直流电机的转矩脉动的成因,然后采用了一种能够在全速的范围内都可以使用的一种电流预测的控制方法来抑制电机的转矩脉动,并在Matlab/Simulink软件上搭建了基于PID-电流预测控制方法的无刷直流电机双闭环的控制系统的仿真模型,外环速度环采用了传统的PID控制,内环电流环采用了电流预测的控制方法,进行了仿真分析,结果表明电流预测控制可以较好的抑制无刷直流电机的转矩脉动。然后,针对无刷直流电机自身的非线性、强耦合、多变量的特点,减小无刷直流电机的内部和外部的扰动带来的影响,提高内环电流控制器的控制精度,本文在速度环采用自抗扰控制器,并结合电流预测控制,提出了自抗扰-电流预测控制方法,并在Matlab/Simulink软件上搭建了无刷直流电机双闭环控制系统仿真模型,进行了仿真分析,结果表明,此种方法可以更好的抑制无刷直流电机的转矩脉动。最后,采用基于优化滑膜观测器-自适应陷波器-直接转矩控制的方法对无刷直流电机的转矩脉动进行抑制,采用直接转矩控制对无刷直流电机的转矩进行直接控制,加入优化滑模观测器和自适应滤波器,对电机系统的主要谐波进行抑制,得到电机更加精确的反电动势信号,提高直接转矩控制的精确度,进一步抑制无刷直流电机的转矩脉动,并进行了仿真分析,仿真结果良好,证明了此种方法的正确性。
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