本文關(guān)鍵詞：基于ARM的分?jǐn)?shù)階PI預(yù)測控制在直流電機(jī)調(diào)速中的應(yīng)用

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【摘要】：無刷直流電動機(jī)在航空、汽車電子、工業(yè)機(jī)床等方面應(yīng)用廣泛。它保留了直流電機(jī)的良好調(diào)速特性的基礎(chǔ)上,同時具有體積比較小、轉(zhuǎn)動慣量小、效率高的特點(diǎn),而且控制精度高。隨著電力電子技術(shù),計(jì)算機(jī)控制技術(shù)高速發(fā)展,工業(yè)領(lǐng)域?qū)﹄姍C(jī)控制要求的越來越高,因此,研究其控制方法具有廣泛的意義。本文分析了無刷直流電動機(jī)的工作原理,在轉(zhuǎn)速基本控制算法PI、預(yù)測函數(shù)控制的基礎(chǔ)上,改進(jìn)PI算法的缺點(diǎn),推導(dǎo)了分?jǐn)?shù)階PI預(yù)測函數(shù)控制算法(FOPIPFC)。引入ARMAX模型,方便于辨識。并采用遞推阻尼最小二乘法在線辨識BLDC模型。嵌入式控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時控制,多任務(wù)并發(fā)操作,具有較高的集成的。在電子設(shè)備以及工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用。ARM9開發(fā)板具有強(qiáng)大的存儲與運(yùn)算功能,易于開發(fā)編寫應(yīng)用程序,并且價格實(shí)惠。因此本設(shè)計(jì)選用三星公司S3C2440的ARM9核心處理器,通過外圍硬件設(shè)備的設(shè)計(jì)以及Linux嵌入式操作系統(tǒng)的剪裁與移植,開發(fā)驅(qū)動程序,設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面,編寫應(yīng)用程序。在硬件電路設(shè)計(jì)方面,驅(qū)動電路采用三相全橋逆變電路,并設(shè)計(jì)電流采樣電路,霍爾傳感器位置檢測電路,電壓檢測電路以完成控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。控制策略選用速度環(huán)和電流環(huán)的雙閉環(huán)調(diào)速設(shè)計(jì)方案。外環(huán)用分?jǐn)?shù)階PI預(yù)測函數(shù)控制(FOPIPFC)算法,內(nèi)環(huán)選用和PI型預(yù)測函數(shù)控制(PIPFC)算法來實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速控制。并對電機(jī)實(shí)體選用ARMAX模型,遞推阻尼最小二乘法進(jìn)行參數(shù)辨識,從而使調(diào)速系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)控制效果。
【關(guān)鍵詞】：無刷直流電機(jī) ARM Linux 分?jǐn)?shù)階PI預(yù)測函數(shù)控制(FOPIPFC)算法
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM33
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 選題背景及意義8-9
• 1.2 發(fā)展概況9-12
• 1.2.1 嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展概況9-11
• 1.2.2 無刷直流電機(jī)在國內(nèi)外的發(fā)展與前景11-12
• 1.3 無刷直流電機(jī)的控制方法12-14
• 1.4 研究內(nèi)容及行文安排14-16
• 第二章 調(diào)速系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及電機(jī)原理16-23
• 2.1 調(diào)速系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)16-19
• 2.1.1 調(diào)速系統(tǒng)的硬件組成16-18
• 2.1.2 調(diào)速系統(tǒng)的軟件組成18-19
• 2.2 無刷直流電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)19-22
• 2.2.1 無刷直流電機(jī)的控制原理19-20
• 2.2.2 無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型20-22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第三章 硬件電路設(shè)計(jì)23-40
• 3.1 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-25
• 3.2 開發(fā)板主要電路25-30
• 3.2.1 電源接口電路25-26
• 3.2.2 JTAG接口電路26
• 3.2.3 Flash接口電路26-28
• 3.2.4 SDRAM接口電路28
• 3.2.5 LCD接口電路28-29
• 3.2.6 RS-232串口硬件電路29-30
• 3.2.7 I/O應(yīng)用及擴(kuò)展接口電路30
• 3.3 電機(jī)驅(qū)動電路30-37
• 3.3.1 隔離與電流檢測電路32-35
• 3.3.2 位置檢測35-36
• 3.3.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX14736-37
• 3.4 ARM9的PWM輸出37-39
• 3.5 小結(jié)39-40
• 第四章 軟件設(shè)計(jì)40-55
• 4.1 虛擬機(jī)和操作系統(tǒng)40-41
• 4.2 搭建交叉編譯環(huán)境41-42
• 4.3 Bootloader安裝42
• 4.4 Linux系統(tǒng)的內(nèi)核精簡與移植42-46
• 4.4.1 裁剪內(nèi)核42-45
• 4.4.2 Yaffs2根文件系統(tǒng)的裁剪移植45-46
• 4.5 驅(qū)動程序開發(fā)46-50
• 4.5.1 AD轉(zhuǎn)換驅(qū)動程序開發(fā)47-49
• 4.5.2 觸摸屏驅(qū)動程序開發(fā)49-50
• 4.6 人機(jī)交互界面開發(fā)50-51
• 4.7 控制系統(tǒng)應(yīng)用程序51-54
• 4.7.1 系統(tǒng)主程序51-52
• 4.7.2 主中斷程序52-53
• 4.7.4 控制算法53-54
• 4.8 本章小結(jié)54-55
• 第五章 無刷直流電機(jī)控制策略55-67
• 5.1 無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)55-56
• 5.2 基于ARMAX模型FOPIPFC算法的參數(shù)辨識56-61
• 5.2.1 FOPI-PFC算法56-59
• 5.2.2 預(yù)測模型59
• 5.2.3 遞推阻尼最小二乘法59-61
• 5.3 仿真結(jié)果61-64
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果64-65
• 5.5 小結(jié)65-67
• 第六章 結(jié)論與展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 作者簡介和科研成果72-73
• 致謝73

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本文編號：889420