【摘要】：隨著人們節(jié)能意識的日益增強,加之電力電子技術(shù)發(fā)展迅速,針對有刷直流電機摩擦換向帶來的電磁轉(zhuǎn)矩流失、無刷有位置傳感器電機體積無法減縮、傳感器故障隱患高等問題,無刷無霍爾直流電機已廣泛運用在各行各業(yè)及生活工作中,如家電行業(yè)、辦公行業(yè)、工業(yè)及高新科技業(yè)中。本文針對無刷無霍爾直流電機在電動工具上的運用做了啟動及啟動完成后的控制分析研究,針對傳統(tǒng)三段式啟動方法,提出改進后的三段式啟動方法,同時,采用模糊自適應(yīng)PI控制算法對電機啟動完成后進行轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。本文以無刷直流電機的數(shù)學(xué)模型分析入手,通過電壓平衡方程、電機運動方程等在Matlab/Simulink環(huán)境下建立了無刷直流電機本體仿真模型。在對無刷直流電機的工作原理進行詳細說明的基礎(chǔ)上,對無刷直流電機的啟動進行分析,并闡明傳統(tǒng)三段式啟動工作原理在電動工具中運用的局限,其中包括預(yù)定位階段電機反轉(zhuǎn)、加速階段繁雜不精確等,并據(jù)此提出改進的三段式啟動方法,即用電感法對電機轉(zhuǎn)子靜態(tài)初始位置檢測、使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測加速階段的電機轉(zhuǎn)子位置。此外,在反電動勢閉環(huán)運行階段,通過結(jié)合傳統(tǒng)PID控制與模糊控制,采用模糊自適應(yīng)PI控制算法,通過與傳統(tǒng)PI控制算法的仿真比較,得出模糊自適應(yīng)PI控制擁有更好的魯棒性和控制效果,更適合電機的用于電機的速度控制。最后,針對以上的算法進行控制器的軟硬件設(shè)計并制作,通過實驗驗證:基礎(chǔ)信號正常,硬件可靠并可用于電機控制;在電機啟動階段,采用電感法能準確獲得電機轉(zhuǎn)子靜態(tài)初始位置,電機啟動瞬間不發(fā)生反轉(zhuǎn);在加速階段獲得的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測輸出與位置傳感器信號一致,可用于電機加速階段的控制;在反電動勢閉環(huán)運行階段,采用模糊自適應(yīng)PI控制算法進行控制,電機加速初期加速較快,終期加速偏緩,達到響應(yīng)快、超調(diào)量小、進入穩(wěn)態(tài)時間少等特點,同時具有良好的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。通過以上實驗充分驗證了所設(shè)計控制系統(tǒng)的可行性和可靠性。
【圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論1.1 課題的研究背景和意義電動工具是一種將電能轉(zhuǎn)化為機械能，通過旋轉(zhuǎn)運動對部件做功，提高工作人員勞動生產(chǎn)力的工具。電動工具擁有結(jié)構(gòu)輕巧、攜帶和使用方便等特點，廣泛運用于現(xiàn)代生活和生產(chǎn)中，電動工具主要分為金屬切削電動工具、研磨電動工具、裝配電動工具和鐵道用電動工具，常見的電動工具有電鉆、電動砂輪機、電動扳手和電動螺絲刀電錘和沖擊電鉆、混凝土振動器、電刨[1]。如圖 1-1 所示為各類電動工具。

圖 1-2 三相反電動勢波形圖Fig.1-2 Three phase Back-EMF waveform表明，反電動勢法的適用范圍有限，由于反電動勢幅值大小與無正比，在轉(zhuǎn)速較高時，反電動勢信號強，容易檢測，易于對該信號較低時，反電動勢信號弱、幅值低，加上旋轉(zhuǎn)的磁場干擾，致使測、可靠性低；在轉(zhuǎn)速為零時，不存在反電動勢，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速為零位置信息[13]。在實際的工程運用中，，反電動勢法通常用于啟動之后做法是電機啟動后，確定能檢測到可靠的反電動勢信號，將電機態(tài)，對電機進行閉環(huán)控制。如果能綜合其他方法彌補反電動勢法獲取，將可拓寬無位置傳感器無刷直流電機的使用范圍。流二極管法91 年，Ogasawara 等人最早提出續(xù)流二極管法檢測轉(zhuǎn)子位置信息通法[14]。續(xù)流二極管法的原理為：電機采用三相六狀態(tài)兩兩導(dǎo)通方
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM33

【參考文獻】

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本文編號：2666232