基于RBF神经网络无刷直流电机控制系统的基础研究

摘要

无刷直流电机内部结构采用电子换向器而非传统的机械换向器，消除了一般直流电动机中因机械换向器引起的一系列如电刷磨损、电磁干扰与频繁维修等问题。同时，无刷直流电机具备调速范围宽、扭矩大、运转平稳、噪声低等直流电动机优点，因此研究无刷直流电机控制系统意义显得十分重要。
　　本文建立在对国内外相关的文献查阅研究的基础上，详细叙述了无刷直流电机的相关特点以及发展进程;详细分析介绍无刷直流电机的设计本体及运行原理;基于现有无位置传感器的检测技术有着应用场合的限制等缺点，本文无刷直流电机转子位置采用位置传感器来检测。在现实中对电机的转速进行控制时，被控对象的参数是经常变化的，具有不确定性，这就需要相应的调节其参数值，但传统的PID方法有很多缺点，不具有自动调节相应参数的能力，所以本文设计了一种径向基神经网络的PID控制算法来弥补传统方法的不足。并且利用在MATLAB软件，在其中搭建无刷直流电机的控制系统的模型，并对电机的电流、转速、转矩进行仿真分析，从而证明了本文所提控制方法的精准性以及实施性。本文所采用的调速控制系统是双闭环调速控制系统。该系统由电流环和速度环构成，电流环（内环调节）实现了快速抑制负载电流和电压等扰动，提高了系统抗干扰力的能力;速度环（外环调节）实现了保持转速与给定无静差，提高了系统的稳定性。
　　本文设计了基于TMS320F2812无刷直流电机控制系统，并且详细介绍了系统的软件与硬件部分。通过实验证明，本文设计的无刷直流电机控制系统有着一系列优点，诸如结构简单，适应性强等，其应用前景也十分宽广。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 无刷直流电机的特点及应用领域

1．2．1 无刷直流电机的特点

1．2．2 无刷直流电机的应用领域

1．3 无刷直流电机及其驱动系统发展现状

1．4 论文整体安排

2 无刷直流电机控制方案设计

2．1 无刷直流电机结构及工作原理

2．1．1 无刷直流电机结构

2．1．2 无刷直流电机运行原理

2．1．3 无刷直流电机运行特性

2．2 无刷直流电机数学模型

2．3 无刷直流电机转子位置检测

2．3．1 位置传感器检测技术

2．3．2 无位置传感器检测方法

2．4 本章小结

3 RBF神经网络PID控制器设计

3．1 PID控制基本原理

3．2 RBF神经网络简介

3．3 RBF神经网络PID控制方案

3．4 本章小结

4 电机控制系统建模与仿真

4．1 Matlab／Simulink相关知识

4．2 无刷直流电机仿真模型的建立

4．2．1 无刷直流电机本体

4．2．2 转矩计算模块

4．2．3 转速计算模块

4．2．4 电压逆变器模块

4．3 PID控制与RBF神经网络PID控制仿真分析

4．4 本章小结

5 基于TMS320F2812无刷直流电机控制系统软硬件设计

5．1 TMS320F2812最小系统设计

5．1．1 电源电路设计

5．1．2 时钟电路

5．1．3 复位电路

5．2 缓冲隔离电路及功率逆变电路

5．3 电压电流采样电路

5．3．1 电压采样电路

5．3．2 电流采样电路

5．4 其他接口电路

5．4．1 RS485通信电路设计

5．4．2 EEPROM电路设计

5．5 控制系统软件设计

5．5．1 系统主程序及各中断处理程序

5．5．2 电流环控制算法子程序

5．5．3 速度环控制算法子程序

5．6 本章小结

6 总结与展望

参考文献

致谢

作者简介与读研期间主要科研成果