无刷直流电动机模型参考自适应控制系统的研究

摘要

无刷直流电动机是电动机技术和电子技术结合的机电一体化新型微电机，用电子换相电路彻底取消了机械换相器和电刷，具备传统直流电动机相同的线性机械特性，并且体积小、重量轻、调速范围宽，起动力矩大、效率高、噪音低。因此在工业领域中都得到了广泛的应用。 用无位置传感器驱动方法代替位置编码器、电机低速起动、降低无刷直流电动机转矩脉动以及电动机自适应控制一直是电机设计和控制界的热点和难点。 本文设计了基于DSP TMS320LF2407A芯片的永磁无刷直流电动机的控制系统。采用反电势过零法检测电动机位置信号，电机能零速平稳起动，有输出转矩高、调速范围宽和转矩脉动小等优点，并且具有一定抗负载扰动、外界电压变化等能力。 文章首先介绍无刷直流电机的内部结构和工作原理，建立电机数学模型：然后分析无刷直流电机各种无位置传感器驱动及电机起动方法，并从电机本体和电机控制两个方面着手，分析了转矩脉动产生的原因以及相应的抑制脉动措施。本文利用MATLAB6.0/SIMULINK软件建立了三相无刷直流电动机的控制系统仿真模型，采用转速和电流双闭环控制。转速外环用模型参考自适应控制，电流环采用滞环调节方法，仿真结果表明该控制系统具有比常规PI调节更好的动静态特性，系统抗干扰能力明显提高。本文设计的无刷直流电动机控制系统主要包括硬件和软件两方面。硬件部分包括电源转换，电机驱动，信号采样和处理，控制系统保护，串行接口通信等电路；软件部分包括主程序，电机起动，换相及PWM控制，转速设定及速度调节，信号捕捉及处理，系统保护，与上位机通信等。软件采用模块化设计思想，容易实现，重复利用率高，节省了软件开发周期，并且有利于软件功能的扩展。最后，进行了实际电动机控制系统硬件和软件联机调试，并对实验数据作出分析说明。

目录

文摘

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第一章绪论

第二章无刷直流电动机工作原理及热点问题分析

第三章模型参考自适应控制原理及仿真研究

第四章基于DSP的控制系统硬件设计

第五章控制系统软件设计

第六章实验结果及分析

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢