无刷直流电机数字控制系统的研究与设计设计

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1、摘要本文主要研究了永磁无刷直流电机的基本拓扑结构、工作运行原理、数学模型和控制策略以及性能，以DSP(TMS320LF2407A)为核心，确立了一套的无刷直流电机的整体控制系统方案。在Matlab/Simulink仿真下，建立了独立的功能模块，这些模块包括无刷直流电机的总体模块。速度跟踪控制模块、电流滞环比较控制模块、转子位置跟踪计算模块等，再将各个功能模块进行有机的结合，搭建了基于MATLAB/Simulink无刷直流电机系统的仿真模型。本文所提出和设计的无刷直流电机控制方案经理论分析，仿真证

2、明是可行的。同时，论文中提出的系统建模和仿真的新方法还为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。关键词：无刷直流电动机；DSP；MATLAB；逆变器；PWMAbstractThispapergivesadeepresearchonbasicstructure,workingprinciples,mathematicalmodelandcontrolperformanceofpermanentmagnetBLDCmotorandbuildupaschemeofBLDCservomotorcon

3、trolsystemwiththecoreofDSP(TMS320LF2407A).InMatlab/Simulinkenvironment，theisolatedfunctionalblocks,includingBLDCgeneralblock(includingBLDCMblock,torquecomputationblock,rotationspeedcomputationblock,thebackEMFblock),currenthysteresiscontrolblock,speed

4、controlblock,rotorpositioncomputationblock,voltagesourceinverterblocketc,havebeenmodeled.BLDCmotorcontrolsystemthatthispaperproposedisanalyzedandsimulatedinMatlab/Simulink.Theresultsprovetheschemeisfeasible,andthedesignrequirementsareachieved.Thenove

5、lmethodofmodelingandsimulationgivenbythispaperofferedanewthoughtwayfordesigninganddebuggingactualmotors.Keywords:brushlessDCmotor；DSP；MATLAB；Inverter；PWM目录第一章绪论51.1课题研究的背景及现状51.2无刷直流电动机调速系统的发展51.2.1控制系统的发展及现状51.2.2控制算法的研究61.3本文主要结构7第二章无刷直流电机原理92.1无刷直

6、流电机控制系统结构92.2无刷直流电机驱动选择102.3无刷直流电机驱动特性112.4无刷直流电机运行特性与原理14第三章无刷直流电机的控制系统设计163.1无刷直流电机控制策略163.1.1无刷直流电机的开环控制策略163.1.2无刷直流电机的闭环环控制策略173.2无刷直流电机调节器设计183.3无刷直流电机数字控制系统213.3.1TMS320LF2407X简介213.3测速度算法25第四章无刷直流电机的仿真284.1MATLAB/Simulink简介及其功能284.2BLDCM各模块的建

7、立284.2.1电流滞环控制模块284.2.2速度控制模块294.2.3转矩计算模块294.3无刷直流电机仿真波形294.3.1无刷直流电机仿真模型294.3.2无刷直流电机仿真波形30第五章总结与展望335.1总结335.2展望33致谢34参考文献35第一章绪论1.1课题研究的背景及现状从19世纪中叶到现在以来,电动机的使用就与人类社会发展和文明的进步紧密的结合在一起,电机作为一种机电能量转换的重要装置,其发展经历了很多时期，同时也有着广泛的应用范围，在各行各业和国民经济的发展中做出了很大的贡

8、献。在各个领域，不管是公共场合还是老百姓自己家里，电机都随处可见。电动机从功能上可以分为直流电机、同步电机、异步电机这三大种类型，其容量范围可以从几瓦到上万千瓦兆瓦不等。以前，最早的直流电动机是有刷直流电动机，并在工农业中得到了广泛的应用，它凭借着优良的调速性能，在应用调速理念的领域发挥了重要作用，可是有一个原因限制了它进一步的发展，那就是机械换相装置的存在。它的机械电刷和换向器由于始终不断地要进行强迫性接触，这将会带来可靠性差、火花、噪声等各种各样的棘手问题，会直接影响他的性能和调速的精度。随