本文關(guān)鍵詞：基于卡爾曼濾波的無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)傳感器控制

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【摘要】：無(wú)刷直流電機(jī)(Brushless Direct Current Motor,BLDCM)是一種取消了直流電機(jī)的碳刷和滑環(huán)等換相裝置,又具有普通直流電機(jī)相同調(diào)速性能的特種電機(jī),具有效率高、壽命長(zhǎng)、可靠性好、調(diào)速性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。但是需要安裝位置傳感器來提供換相信號(hào),這又增加了電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和成本。因此,取消傳感器裝置并提高電機(jī)運(yùn)行性能具有重要的意義,這也逐步成為當(dāng)前對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的研究熱點(diǎn)。本文研究了基于擴(kuò)展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter,EKF)算法的無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)在無(wú)傳感器狀態(tài)下運(yùn)行。該方法動(dòng)態(tài)性能好,對(duì)電機(jī)參數(shù)變化不敏感,可以較好的實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī)的無(wú)傳感器控制。但是,傳統(tǒng)EKF方法在對(duì)非線性系統(tǒng)方程進(jìn)行線性化處理時(shí),只具有泰勒級(jí)數(shù)的一階精度,因而在實(shí)際應(yīng)用中,需要對(duì)卡爾曼濾波方法進(jìn)一步改善。針對(duì)這一問題,本文對(duì)一種改進(jìn)的卡爾曼濾波算法--無(wú)跡卡爾曼濾波(Unscented Kalman Filter,UKF)進(jìn)行了深入研究,研究結(jié)果表明,UKF算法在無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)傳感器控制系統(tǒng)中的應(yīng)用效果優(yōu)于EKF。首先,給出了無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)該數(shù)學(xué)模型建立了基于Matlab/Simulink的無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型。其次,對(duì)擴(kuò)展卡爾曼濾波算法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,在推導(dǎo)出無(wú)刷直流電機(jī)的狀態(tài)方程基礎(chǔ)上,建立了基于EKF的無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)傳感器控制系統(tǒng)仿真模型,并對(duì)其進(jìn)行了深入的仿真研究,仿真結(jié)果表明EKF用于無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)傳感器控制系統(tǒng)具有較好的觀測(cè)效果。再次,針對(duì)傳統(tǒng)EKF算法只有一階精度的缺點(diǎn),對(duì)一種改進(jìn)的卡爾曼濾波算法UKF進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和分析,并將其應(yīng)用于無(wú)刷直流電機(jī)中,設(shè)計(jì)了基于UKF的無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)傳感器控制系統(tǒng)。仿真和分析發(fā)現(xiàn),UKF用于無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)傳感器控制系統(tǒng),其觀測(cè)效果優(yōu)于EKF,能有效提高估算精度,但是計(jì)算量更大。最后,搭建了無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)傳感器控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái),并編寫了軟件程序,對(duì)基于EKF的無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)傳感器控制系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)刷直流電機(jī) 擴(kuò)展卡爾曼濾波 無(wú)跡卡爾曼濾波 無(wú)傳感器控制
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM33
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 變量注釋表16-18
• 1 緒論18-26
• 1.1 課題的研究背景和意義18-19
• 1.2 無(wú)刷直流電機(jī)的特點(diǎn)及其應(yīng)用19-21
• 1.3 無(wú)刷直流電機(jī)的研究現(xiàn)狀21-24
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容24-26
• 2 無(wú)刷直流電機(jī)的原理、數(shù)學(xué)模型和仿真26-34
• 2.1 無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)及原理26-29
• 2.2 無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型29-32
• 2.3 無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)仿真32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 3 擴(kuò)展卡爾曼濾波在無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)傳感器控制中的應(yīng)用研究34-51
• 3.1 卡爾曼濾波算法簡(jiǎn)述34-36
• 3.2 擴(kuò)展卡爾曼濾波的基本原理36-39
• 3.3 擴(kuò)展卡爾曼濾波在無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)傳感器控制中的應(yīng)用39-42
• 3.4 仿真結(jié)果與分析42-49
• 3.5 電機(jī)初始位置檢測(cè)49-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 4 無(wú)跡卡爾曼濾波在無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)傳感器控制中的應(yīng)用研究51-62
• 4.1 無(wú)跡卡爾曼濾波的基本原理51-54
• 4.2 無(wú)跡卡爾曼濾波在無(wú)刷直流電機(jī)中的應(yīng)用54-56
• 4.3 仿真結(jié)果與分析56-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 5 實(shí)驗(yàn)研究62-74
• 5.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)62-66
• 5.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)66-68
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析68-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 6 結(jié)論74-76
• 參考文獻(xiàn)76-81
• 作者簡(jiǎn)歷81-83
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集83

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

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本文編號(hào)：982088