發(fā)布時間：2020-03-24 16:51

【摘要】：目前跑步機調(diào)速系統(tǒng)主要使用直流有刷電機和感應(yīng)電機,直流有刷電機采用機械換向器和電刷,導(dǎo)致運行噪音大、可靠性差;感應(yīng)電機則存在功率密度低,運行效率不高和體積大等缺點。人們希望采用噪音小、效率高和可靠性高的電機來提高跑步機調(diào)速系統(tǒng)性能和降低噪音,并能提供準(zhǔn)確的運動信息。本論文從跑步機調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能和可靠性進(jìn)行優(yōu)化,分析跑步機的負(fù)載特性;采用效率高、噪音低和體積小的永磁同步機設(shè)計基于模糊控制的跑步機永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)。主要內(nèi)容包含以下幾個方面:1.提出無溫度傳感器的跑步機調(diào)速系統(tǒng)過熱保護(hù)策略:基于模型參考自適應(yīng)的永磁同步電機參數(shù)辨識法在線估算定子繞組溫度,基于電機電流提取人在跑步機上的運動信息。結(jié)合定子估算溫度、IPM內(nèi)部溫度和運動信息制定過熱保護(hù)策略,提高了跑步機調(diào)速系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。2.提出了跑步機調(diào)速系統(tǒng)模糊控制算法:分析跑步機負(fù)載特性和人在跑步機上行走特性,形成調(diào)速性能指標(biāo),在此基礎(chǔ)上采用自然語言產(chǎn)生模糊控制規(guī)則庫,采用模糊自適應(yīng)PID控制算法提升調(diào)速系統(tǒng)的平穩(wěn)性。3.基于模糊控制的跑步機永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng):設(shè)計基于DSP芯片的跑步機永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)硬件方案,基于CCS軟件開發(fā)環(huán)境構(gòu)建調(diào)速系統(tǒng)整機測試平臺,通過監(jiān)測系統(tǒng)速度、電流和運行噪音,在線優(yōu)化模糊自適應(yīng)PID控制算法參數(shù)。通過跑步機整機綜合測試驗證,提高了系統(tǒng)動態(tài)性能和降低運行噪音。本文研究傳統(tǒng)跑步機調(diào)速系統(tǒng)的不足,提出基于模糊控制的跑步機永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng),提出無溫度傳感器的過熱保護(hù)策略,在系統(tǒng)硬件構(gòu)成和軟件控制算法互相配合優(yōu)化,有效提高跑步機調(diào)速系統(tǒng)的性能和可靠性,具有較大的實用性和商用價值。
【圖文】：

基于模糊控制的跑步機永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計式。表面永磁同步電機如圖 2.1 a 和圖 2.1b 所示。永磁體安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓表面，在這種安裝方式下，永磁體產(chǎn)生的磁通量不經(jīng)過任何介質(zhì)直接進(jìn)入氣隙從而提供最大的氣隙磁通密度。由于永磁體沒有沿徑向有效固定，使得結(jié)構(gòu)的魯棒性和整體一致性較差。表貼式永磁同步電動機(PMSM)具有制造成本低、轉(zhuǎn)動慣量小、永磁極優(yōu)化設(shè)計容易等優(yōu)點，是小功率應(yīng)用中常見的結(jié)構(gòu)形式。

圖2.2兩相永磁同步電機
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM341;TP273.4

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