无刷直流电机数字控制系统的研究与设计毕业设计

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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，仿真证明是可行的。同时，论文中提出的系统建模和仿真

2、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,mathematicalmodelandcontrolperformanceofpermanentmagnetBLDCmotorandbuildupaschemeofBLDCservomotorcontrolsystemwiththecoreofDSP(TMS320LF2407A).In

3、Matlab/Simulinkenvironment，theisolatedfunctionalblocks,includingBLDCgeneralblock(includingBLDCMblock,torquecomputationblock,rotationspeedcomputationblock,thebackEMFblock),currenthysteresiscontrolblock,speedcontrolblock,rotorpositioncomputationblock,voltagesourceinverterbl

4、ocketc,havebeenmodeled.BLDCmotorcontrolsystemthatthispaperproposedisanalyzedandsimulatedinMatlab/Simulink.Theresultsprovetheschemeisfeasible,andthedesignrequirementsareachieved.Thenovelmethodofmodelingandsimulationgivenbythispaperofferedanewthoughtwayfordesigninganddebugg

5、ingactualmotors.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1

6、63.1.2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

7、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

8、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