與傳統(tǒng)有刷直流電機(jī)相比,無刷直流電機(jī)由于其具有效率高、可靠性好、噪音低、壽命長的優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于家用電器、無人機(jī)、電動汽車以及工業(yè)機(jī)器人等多種領(lǐng)域。本文針對無刷直流電機(jī)驅(qū)動和控制的快速性、穩(wěn)定性和精確性需求,構(gòu)建了無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計了一種基于DSP的無刷直流電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng),并在此基礎(chǔ)上研究了基于單神經(jīng)元的PI控制器,改進(jìn)了串級PI控制算法,實現(xiàn)了無刷直流電機(jī)的穩(wěn)定驅(qū)動與精確控制。結(jié)果表明,本論文所構(gòu)建的驅(qū)動控制系統(tǒng)具有控制精度高,響應(yīng)速度快,成本較低等優(yōu)點。論文主要工作如下:1.分析了無刷直流電機(jī)的工作原理與控制方法。從電機(jī)本體、位置傳感器及驅(qū)動控制電路等方面分析了控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu);通過分析位置、轉(zhuǎn)速、電流等三個控制量的檢測方案,以及無刷直流電機(jī)的驅(qū)動方式,闡述了控制系統(tǒng)的基本工作原理;建立了無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。2.研究了無刷直流電機(jī)串級PI控制算法。設(shè)計了電流內(nèi)環(huán)、轉(zhuǎn)速外環(huán)的無刷直流電機(jī)串級控制系統(tǒng),研究了基于單神經(jīng)元的PID控制器,以提高控制系統(tǒng)的性能;然后根據(jù)實驗所用電機(jī)參數(shù),基于MATLAB軟件平臺構(gòu)建了仿真模型,并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析。3.設(shè)計了無刷直流電機(jī)... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．２內(nèi)轉(zhuǎn)子類型與外轉(zhuǎn)子類型對比??無刷直流電機(jī)的定子主要由鐵芯和繞在其上的線圈構(gòu)成

?第２章無刷直流電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)基本原理???變橋電路相連，另一端彼此相連。由于三角形接法的封閉回路會形成環(huán)流，對電??機(jī)的損耗較大，因此星型接法在無刷直流電機(jī)中的應(yīng)用范圍更廣［１８］。??＾通??Ｃ?—?１?Ｂ?上二二――??星形接法?三角形接法??圖２．３繞組兩種接法簡化示意圖??無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由永磁體和導(dǎo)磁鐵芯構(gòu)成的。目前永磁體材料通常選??擇磁通密度較高的稀土合金磁體，一般有２到８對磁極，通過將Ｎ極和Ｓ極交??替安裝來產(chǎn)生磁常永磁體在鐵芯上排列方式主要有兩種：貼片式與嵌入式，兩??種方式都能夠產(chǎn)生理想的氣隙磁通分布，如圖２．４為轉(zhuǎn)子的永磁體排列方式。在??理想條件下，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的氣隙磁通為梯形波形，這與當(dāng)定子繞組通電旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的??反電動勢是一致的，三相之間的相位差為１２０°【１９］。??０＠＠??Ｓ??圖２．４轉(zhuǎn)子的永磁體排列方式??２．１．２位置傳感器??位置傳感器在無刷直流電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，主要用來??檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極所在位置，并將這一位置信息轉(zhuǎn)換成電信號，傳遞給邏輯開??關(guān)電路，邏輯開關(guān)電路通過信號就可以完成換相。無刷直流電機(jī)中常用的位置傳??感器有：電磁感應(yīng)式、光電式、光電編碼器式、磁敏式??１．電磁感應(yīng)式位置傳感器對轉(zhuǎn)子位置的測量是通過電磁效應(yīng)實現(xiàn)的，包括開??放式變壓器、鐵磁諧振電路和接近開關(guān)等，其中開放式變壓器在無刷直流電機(jī)中??的使用頻率較高。電磁感應(yīng)式位置傳感器的輸出信號較強(qiáng)，穩(wěn)定性好，維護(hù)成本??８??

?第２章無刷直流電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)基本原理???變橋電路相連，另一端彼此相連。由于三角形接法的封閉回路會形成環(huán)流，對電??機(jī)的損耗較大，因此星型接法在無刷直流電機(jī)中的應(yīng)用范圍更廣［１８］。??＾通??Ｃ?—?１?Ｂ?上二二――??星形接法?三角形接法??圖２．３繞組兩種接法簡化示意圖??無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由永磁體和導(dǎo)磁鐵芯構(gòu)成的。目前永磁體材料通常選??擇磁通密度較高的稀土合金磁體，一般有２到８對磁極，通過將Ｎ極和Ｓ極交??替安裝來產(chǎn)生磁常永磁體在鐵芯上排列方式主要有兩種：貼片式與嵌入式，兩??種方式都能夠產(chǎn)生理想的氣隙磁通分布，如圖２．４為轉(zhuǎn)子的永磁體排列方式。在??理想條件下，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的氣隙磁通為梯形波形，這與當(dāng)定子繞組通電旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的??反電動勢是一致的，三相之間的相位差為１２０°【１９］。??０＠＠??Ｓ??圖２．４轉(zhuǎn)子的永磁體排列方式??２．１．２位置傳感器??位置傳感器在無刷直流電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，主要用來??檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極所在位置，并將這一位置信息轉(zhuǎn)換成電信號，傳遞給邏輯開??關(guān)電路，邏輯開關(guān)電路通過信號就可以完成換相。無刷直流電機(jī)中常用的位置傳??感器有：電磁感應(yīng)式、光電式、光電編碼器式、磁敏式??１．電磁感應(yīng)式位置傳感器對轉(zhuǎn)子位置的測量是通過電磁效應(yīng)實現(xiàn)的，包括開??放式變壓器、鐵磁諧振電路和接近開關(guān)等，其中開放式變壓器在無刷直流電機(jī)中??的使用頻率較高。電磁感應(yīng)式位置傳感器的輸出信號較強(qiáng)，穩(wěn)定性好，維護(hù)成本??８??


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