基于DSP的无刷直流电机模糊控制系统设计和仿真研究

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无刷直流电机是随着电力电子技术的发展和新型永磁材料的出现而迅速发展起来的一种新型机电一体化电机。无位置传感器控制技术的应用使得无刷直流电机的体积减小,成本降低,抗干扰性加强,从而进一步拓宽其应用领域,近年来对无刷直流电机无位置传感器控制技术的研究一直是热点之一。本文在分析和总结传统的无刷直流电动机控制系统中存在的问题的基础上,设计了一种基于数字信号处理器(DSP)的无位置传感器无刷直流电动机的控制系统。利用DSP芯片TMS320F2812进行低成本、高智能无刷直流电动机控制系统的设计,能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。建立了永磁无刷直流电动机的数学模型;提出了无位置传感器无刷直流电动机的新型位置检测方法;确定了系统的总体控制结构、控制方法并设计了控制电路;以TI公司的TMS320F2812为核心,结合IR公司的驱动芯片IR2133;对整个控制过程绘制出其总体的流程图,完成部分位置速度环节的程序设计,利用DSP专用汇编语言与C语言进行系统软件程序的编写.在接下来的部分,本文详细论述了模糊PID控制器设计。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。
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