本文選題：無刷直流電機　切入點：FPGA　出處：《廣西師范大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：近年來,電機的控制及應用已經(jīng)遍及國民經(jīng)濟的各個領域和環(huán)節(jié)。其中無刷直流電機采用電子換向代替機械換向,具有結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、運行可靠、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點,在高精度控制領域成為研究熱點。本課題以永磁無刷直流電機(BLDCM)為控制對象,采用FPGA作為控制核心,設計了無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)。首先本文在深入分析無刷直流電機基本結(jié)構(gòu)、工作原理以及數(shù)學模型的基礎上,確立了雙閉環(huán)無刷直流電機控制方案,并借助MATLAB/Simulink仿真平臺,搭建了無刷直流電機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的整體仿真模型。其中內(nèi)環(huán)電流環(huán)采用傳統(tǒng)PI控制。外環(huán)速度環(huán),對電機的控制具有決定性的影響,本文分別采用了傳統(tǒng)PI控制、模糊PI控制以及變論域模糊PI控制三種不同的控制算法,并在所搭建的仿真模型上進行了仿真對比試驗。仿真結(jié)果表明,在變論域模糊PI控制策略下,系統(tǒng)具有更優(yōu)越的動、靜態(tài)性能。其次在理論仿真的基礎上,選取ALTERA公司的FPGA芯片EP2C70F896C6作為控制器的核心,進行了無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)的軟、硬件設計。硬件部分,依據(jù)系統(tǒng)要求,主要包括以FPGA為核心的控制電路,無刷直流電機的驅(qū)動電路、電流采樣電路、Hall信號檢測電路、A/D轉(zhuǎn)換電路及其它外圍電路設計。FPGA軟件部分利用硬件描述語言和EDA模塊化設計思想給出了變論域模糊PI調(diào)節(jié)模塊、霍爾測速模塊、PWM調(diào)制及換相模塊、串口通信模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊等具體的實現(xiàn)方法。最后,在Modelsim軟件中對系統(tǒng)各個模塊進行功能仿真,驗證程序的正確性。進而在所搭建的硬件平臺上,對系統(tǒng)進行硬件實現(xiàn)和驗證。同時,為了方便對電機性能的調(diào)試分析,本文還利用VC++開發(fā)了上位機監(jiān)控界面,可以實時監(jiān)控電機運行狀況。通過對實驗所獲得的轉(zhuǎn)速曲線進行對比分析,證明了本論文設計的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)具有良好的控制性能。
[Abstract]:In recent years, the control and application of the motor have been widely used in various fields and links of the national economy. Among them, the brushless DC motor adopts electronic commutation instead of mechanical commutator, which has the advantages of simple structure, convenient maintenance, reliable operation, wide speed range and so on. In the field of high-precision control, this paper takes the permanent magnet brushless DC motor (BLDCM) as the control object and adopts FPGA as the control core. In this paper, the basic structure, working principle and mathematical model of brushless DC motor are analyzed deeply, and the control scheme of double closed loop brushless DC motor is established, and the simulation platform of MATLAB/Simulink is used. The whole simulation model of the double closed loop control system of brushless DC motor is built, in which the traditional Pi control is used in the inner current loop and the speed loop in the outer loop has a decisive effect on the control of the motor. In this paper, the traditional Pi control is used respectively. Fuzzy Pi control and variable universe fuzzy Pi control are three different control algorithms. The simulation results show that the system is more dynamic under the variable theory domain fuzzy Pi control strategy. Secondly, on the basis of theoretical simulation, FPGA chip EP2C70F896C6 of ALTERA Company is selected as the core of controller, and the software and hardware design of brushless DC motor speed regulation system is carried out. It mainly includes the control circuit with FPGA as the core, the drive circuit of brushless DC motor, Current sampling circuit Hall signal detection circuit A / D conversion circuit and other peripheral circuit design. The software part of FPGA gives the variable theory domain fuzzy Pi regulation module by using hardware description language and EDA modular design idea. Hall velocimetry module, PWM modulation and commutation module, serial port communication module, A / D conversion module and other specific implementation methods. Finally, in the Modelsim software, the function of each module of the system is simulated. At the same time, in order to facilitate the debugging and analysis of the performance of the motor, this paper also uses VC to develop the monitoring interface of the upper computer. By comparing and analyzing the rotational speed curve obtained from the experiment, it is proved that the brushless DC motor speed control system designed in this paper has good control performance.
【學位授予單位】：廣西師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN791;TM33;TP273

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 揭海寶;康積濤;李平;;基于變論域模糊PID控制的同步發(fā)電機勵磁研究[J];電力自動化設備;2011年06期

2 董少波;程小華;;無刷直流電動機轉(zhuǎn)矩脈動及其抑制方法綜述[J];微電機;2010年08期

3 陳宇;烏日圖;;無刷直流電動機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)[J];輕工機械;2009年01期

4 裘智峰;黃燈;桂衛(wèi)華;陽春華;;基于變論域插值模糊PID控制系統(tǒng)的研究與應用[J];儀器儀表學報;2008年11期

5 鄭宏;徐紅兵;朱貴平;;變論域自適應模糊控制在航機發(fā)電中的應用[J];控制理論與應用;2008年02期

6 殷云華;鄭賓;鄭浩鑫;;一種基于Matlab的無刷直流電機控制系統(tǒng)建模仿真方法[J];系統(tǒng)仿真學報;2008年02期

7 齊蓉;林輝;陳明;;無刷直流電機換向轉(zhuǎn)矩脈動分析與抑制[J];電機與控制學報;2006年03期

8 姜華;楊蘋;;基于Matlab/Simulink的無刷直流電動機快速建模及仿真[J];云南大學學報(自然科學版);2005年S2期

9 紀志成,沈艷霞,姜建國;一種新型的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)的模糊PI智能控制[J];電機與控制學報;2003年03期

10 朱玲,王群京,肖本賢;直流無刷電動機的模糊控制系統(tǒng)分析[J];合肥工業(yè)大學學報(自然科學版);2002年06期

相關博士學位論文 前1條

1 劉軍;永磁電動機控制系統(tǒng)若干問題的研究[D];華東理工大學;2010年

相關碩士學位論文 前10條

1 趙偉;基于STM32的無刷直流電機控制系統(tǒng)設計[D];南京信息工程大學;2016年

2 董安邦;基于DSPIC33FJ32MC204無刷直流電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究[D];安徽大學;2016年

3 李楊;多電飛機功率電傳作動器研究[D];南京航空航天大學;2016年

4 朱晨暉;基于FPGA的多無刷直流電機控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D];杭州電子科技大學;2015年

5 平昭琪;基于DSP的無刷直流電機控制系統(tǒng)設計[D];長安大學;2014年

6 侯春杰;基于遺傳算法的無刷直流電機自適應模糊控制[D];河南科技大學;2013年

7 周永昌;無位置傳感器無刷直流電機的建模與仿真[D];廣西師范大學;2012年

8 董少波;基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的永磁無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)研究[D];華南理工大學;2011年

9 張煥琪;基于微粒群算法優(yōu)化的模糊PID的無刷直流電機調(diào)速控制系統(tǒng)的研究[D];山東大學;2011年

10 許麗娟;基于FPGA無刷直流電機模糊控制器的設計與研究[D];昆明理工大學;2010年

，

本文編號：1617615