本文關(guān)鍵詞：無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其在無(wú)人艇上的應(yīng)用

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【摘要】：為提高無(wú)人艇的續(xù)航能力,使用混合能量供給及高效率的電力動(dòng)力系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)是無(wú)人艇的發(fā)展趨勢(shì)。本文以無(wú)人艇船舵轉(zhuǎn)向控制為應(yīng)用背景,分析和探討了無(wú)刷直流電機(jī)(BLDC)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制等問(wèn)題,設(shè)計(jì)了BLDC的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),并針對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)提出了一種離散空間矢量(DSV)調(diào)制下相電阻壓降補(bǔ)償?shù)囊种品桨?分別以物理實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方案的有效性。全文詳細(xì)地介紹了BLDC的常用驅(qū)動(dòng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及導(dǎo)通方式,分析了120°導(dǎo)通方式下使用選擇性電流采樣方式與其他電流采樣方式時(shí)的區(qū)別。對(duì)于中低精度的BLDC,霍爾傳感器的實(shí)際安裝位置往往與其理想安裝位置間存在偏差,因此本文結(jié)合了BLDC無(wú)位置傳感器控制中的反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零檢測(cè)方案與精確的光電碼盤位置信號(hào),修正了霍爾傳感器安裝位置偏差帶來(lái)的影響。從電機(jī)模型出發(fā),設(shè)計(jì)了BLDC的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),并討論了控制器的離散化。針對(duì)BLDC的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問(wèn)題,探討了離散空間矢量調(diào)制策略與傳統(tǒng)的120°導(dǎo)通方式的共性與區(qū)別,從持續(xù)導(dǎo)通相電壓是否發(fā)生突變的角度分析了換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的原因。理論分析表明,在低速且有一定負(fù)載的情況下,可以直接使用離散空間矢量調(diào)制代替120°導(dǎo)通方式,并獲得良好的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制效果;在中高速時(shí),必須實(shí)時(shí)控制非導(dǎo)通相電流使之為0。為了發(fā)揮離散空間矢量調(diào)制的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制優(yōu)勢(shì),本文提出了一種簡(jiǎn)單易行的相電阻壓降補(bǔ)償方法,在一定程度上降低了換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方案的有效性。最后,將BLDC雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用在了無(wú)人艇船舵控制上,設(shè)計(jì)了包含三個(gè)微處理器的主控制器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明,設(shè)計(jì)的BLDC雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)性能良好,滿足設(shè)計(jì)要求。另外,為了便于調(diào)試與監(jiān)控,以及兼顧后續(xù)的船體模型參數(shù)辨識(shí)、控制算法設(shè)計(jì)與驗(yàn)證等工作,搭建了基于MATLAB的調(diào)試與監(jiān)控平臺(tái)。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)人艇 無(wú)刷直流電機(jī) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U664.82;TM33
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題背景介紹9-10
• 1.2 選題依據(jù)與意義10-11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.4 本文內(nèi)容安排15-17
• 2 無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)17-34
• 2.1 BLDC的模型及其控制17-24
• 2.2 電流環(huán)設(shè)計(jì)24-27
• 2.3 速度環(huán)設(shè)計(jì)27-30
• 2.4 控制器離散化30-34
• 3 基于離散空間矢量調(diào)制的BLDC轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制34-50
• 3.1 BLDC雙閉環(huán)控制系統(tǒng)及仿真模型34-35
• 3.2 120°導(dǎo)通方式與離散空間矢量調(diào)制方式的對(duì)比35-39
• 3.3 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制39-46
• 3.4 仿真結(jié)果與分析46-50
• 4 BLDC調(diào)速系統(tǒng)在無(wú)人艇上的應(yīng)用50-61
• 4.1 無(wú)人艇動(dòng)力系統(tǒng)簡(jiǎn)介50
• 4.2 控制系統(tǒng)平臺(tái)及接50-52
• 4.3 BLDC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)52-59
• 4.4 船舵控制系統(tǒng)的調(diào)試與監(jiān)控平臺(tái)59-61
• 5 總結(jié)與展望61-65
• 5.1 全文總結(jié)61-63
• 5.2 后續(xù)工作及展望63-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-71
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文71

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1 邱建琪,史涔n，

本文編號(hào)：880896