本文關(guān)鍵詞：基于DSP的電動(dòng)車用無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：無刷直流電機(jī)因其體積小、重量輕、效率高、噪音低等優(yōu)點(diǎn),在交流伺服系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。無刷直流電機(jī)既具備交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列特點(diǎn),又具有直流電機(jī)的運(yùn)行效率高、控制簡(jiǎn)單以及調(diào)速性能好等諸多特點(diǎn),其廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、辦公設(shè)備、家用電器和電動(dòng)車及工業(yè)控制中。加之我國(guó)有著豐富稀土資源,大力發(fā)展無刷直流電機(jī)具有很大的優(yōu)勢(shì)。目前關(guān)于無刷直流電機(jī)的研究非�；钴S。對(duì)于無刷直流電機(jī),主要有四大研究熱點(diǎn)：正弦波控制、無傳感器技術(shù)、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制技術(shù)和先進(jìn)控制算法的應(yīng)用。本文主要從先進(jìn)控制算法在無刷直流電機(jī)上的應(yīng)用這個(gè)方向上展開研究,旨在用先進(jìn)控制算法提高無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的抗擾動(dòng)性能和調(diào)速性能。首先介紹了無刷直流電機(jī)的發(fā)展概況、研究現(xiàn)狀及存在的問題。接著從電機(jī)速度調(diào)節(jié)原理出發(fā),在分析永磁無刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,討論了無刷直流電機(jī)雙閉環(huán)控制方案。本文搭建了基于TMS320F2812為核心處理器的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)平臺(tái)。硬件部分先作了整體設(shè)計(jì)方案分析,又著重論述了幾個(gè)主要模塊的電路設(shè)計(jì)。軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)思想,編制了各個(gè)模塊的流程圖,并論述了軟件實(shí)現(xiàn)方面的問題。無刷直流電機(jī)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)會(huì)受到各種擾動(dòng)包括模型參數(shù)不確定、外部負(fù)載擾動(dòng)、換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響,本文先介紹了兩種不同的擾動(dòng)觀測(cè)器對(duì)無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的總擾動(dòng)進(jìn)行觀測(cè),并設(shè)計(jì)相應(yīng)的前饋補(bǔ)償控制。跟傳統(tǒng)PI控制相比,基于擾動(dòng)觀測(cè)的復(fù)合控制方法具有更好的抗干擾性能。進(jìn)一步,對(duì)系統(tǒng)擾動(dòng)進(jìn)行分類,將擾動(dòng)分為周期性擾動(dòng)和非周期性擾動(dòng)兩類。傳統(tǒng)線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器對(duì)慢變擾動(dòng)和常值擾動(dòng)具有很好的觀測(cè)效果,但對(duì)周期性擾動(dòng)觀測(cè)欠佳。本文引入內(nèi)模原理作為抑制和跟蹤周期性干擾的辦法。對(duì)于所設(shè)計(jì)觀測(cè)器無法觀測(cè)的未知干擾,我們采用滑模控制進(jìn)行抑制,滑�？刂凭哂泻芎玫目箶_性能和強(qiáng)魯棒性,并且由于擾動(dòng)大部分都被所設(shè)計(jì)的觀測(cè)器正確估計(jì)出來并進(jìn)行了前饋補(bǔ)償,滑�？刂频脑鲆嬷恍枰苄〉闹稻涂蓧褐葡到y(tǒng)未知干擾。最后在仿真平臺(tái)和所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上驗(yàn)證了算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：無刷直流電機(jī) 內(nèi)模原理 滑�？刂� 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器 轉(zhuǎn)速波動(dòng)抑制 DSP
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U469.72;TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 引言9-11
• 1.2 無刷直流電機(jī)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 正弦波控制11
• 1.2.2 無傳感控制11-12
• 1.2.3 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制12-13
• 1.3 無刷直流電機(jī)控制算法研究策略13-16
• 1.3.1 PID抑制13-14
• 1.3.2 自適應(yīng)控制14-15
• 1.3.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制15
• 1.3.4 自抗擾控制15-16
• 1.3.5 復(fù)合控制16
• 1.4 本文的工作和內(nèi)容安排16-19
• 第二章 無刷直流電機(jī)模型及控制系統(tǒng)原理19-27
• 2.1 無刷直流電機(jī)基本組成19-21
• 2.1.1 電機(jī)本體19-20
• 2.1.2 位置傳感器20
• 2.1.3 電子換相器20-21
• 2.2 永磁無刷直流電機(jī)工作原理21-22
• 2.3 無刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型22-24
• 2.4 無刷直流電機(jī)雙閉環(huán)控制方案24-25
• 2.5 小結(jié)25-27
• 第三章 無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)27-39
• 3.1 無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案27-28
• 3.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)28-34
• 3.2.1 主控制電路模塊28-29
• 3.2.2 功率模塊29-31
• 3.2.3 位置及速度檢測(cè)模塊31-32
• 3.2.4 電流檢測(cè)模塊32-33
• 3.2.5 硬件平臺(tái)可靠性設(shè)計(jì)33-34
• 3.3 軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)34-37
• 3.3.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)34-36
• 3.3.2 中斷程序設(shè)計(jì)36-37
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及波形分析37-38
• 3.5 小結(jié)38-39
• 第四章 基于擾動(dòng)觀測(cè)的無刷直流電機(jī)系統(tǒng)復(fù)合控制設(shè)計(jì)方法39-53
• 4.1 引言39
• 4.2 擾動(dòng)觀測(cè)器(DOB)39-46
• 4.2.1 擾動(dòng)觀測(cè)器原理介紹39-41
• 4.2.2 擾動(dòng)觀測(cè)器控制器設(shè)計(jì)41-43
• 4.2.3 仿真和實(shí)驗(yàn)分析43-46
• 4.3 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(ESO)46-52
• 4.3.1 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器原理介紹46-47
• 4.3.2 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器控制器設(shè)計(jì)47-49
• 4.3.3 控制器穩(wěn)定性分析49
• 4.3.4 仿真和實(shí)驗(yàn)分析49-52
• 4.4 小結(jié)52-53
• 第五章 基于滑�？刂坪蛢�(nèi)模原理的無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)抑制方法53-65
• 5.1 引言53
• 5.2 滑模控制原理介紹53-55
• 5.2.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制定義54
• 5.2.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制設(shè)計(jì)步驟54-55
• 5.3 內(nèi)模原理介紹55
• 5.4 控制器設(shè)計(jì)55-58
• 5.4.1 轉(zhuǎn)速環(huán)復(fù)合控制器設(shè)計(jì)55-58
• 5.5 仿真和實(shí)驗(yàn)分析58-64
• 5.6 小結(jié)64-65
• 第六章 結(jié)束語65-67
• 致謝67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 附錄A 硬件實(shí)物圖73-75
• 作者在學(xué)期間科研成果75

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1 邱建琪,史涔n，

本文編號(hào)：923042