基于无刷直流电机的电动自行车双模控制器研究

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1、AResearchofDual-modeControllerForElectricBicycleBasedonBrushlessDCMotorMajor：DetectionTechnologyandAutomationDevicesDirectionofStudy：ManufacturingprocessmeasurementandcontroltechnologyGraduateStudent：CuiShiYunSupervisor：Prof.ZouZiMingCollegeofMechanicalandControlEngineeringGuilinUn

2、iversityofTechnologyFebruary,2012toMarch,2013摘要电动自行车因为其节能、环保的特性逐渐被大众接受，作为电动自行车驱动电机的直流电机更是受到了广大制造厂商的欢迎，但是传统的有刷直流电机存在许多弊端使得零件和电动机寿命都受到严重影响，针对如何在尽量不提高成本和体积的基础上解决这一问题，本文在充分分析了无刷直流电机特性的基础上，对具备有、无霍尔传感器两种模式的电动自行车控制器进行了深入的研究，以适应其发展要求。本论文在确定有位置和无位置传感器方式兼容的电动自行车控制方案以后，首先从无刷直流电机的数学模型开始，使用matl

3、ab/simulink工具对模型进行了仿真，并得出了仿真波形，给控制系统的软硬件设计提供了一定依据。接着与反电动势波形相结合，分析了通过反电势检测间接获得位置信息的基本原理，理论上证明了在无位置传感器直流无刷电机上运用此方法的可行性，并且确定了过零点的检测方案，详细阐述了方案的实施步骤。在分类讨论目前主要的几种启动方式之后，结合本文的要求，进行了三段式启动技术的探讨，并且比较详细的进行了设计，并对传统的三段方式进行了优化。为了使得控制系统在工作时能够有比较好的动态以及静态的特性，将自行车的调速系统进行了改良，建立了双闭环控制调速系统。采用模糊自适应控制方式与

4、PID控制相结合对速度外环控制，采用传统PI控制对电流内环进行控制，经过改良后，本调速系统能够实现在线参数的自我整定。最后以ATmega32为核心对电动自行车控制器进行了功能电路的硬件及软件设计，给出了电路图与流程图。同时，对控制系统的部分功能进行了调试与分析，实验的结果结合控制理论充分证明了设计的合理与可行。关键字：直流无刷电机，三段式启动，反电势过零检测，双闭环控制，matlabIAbstractBecauseofitsenergy-savingandenvironmentallyfriendlyfeatureselectricbicyclegradua

5、llyacceptedbythepublic,astheelectricbicycledrivemotorDCmotorhasbeenwelcomedbythemajorityofmanufacturers,ButthetraditionalbrushDCmotorpartsandmotorlifeisseriouslyaffected,howtosolutetothisproblembasedonnottoincreasethecostandsize,HavefullanalysisonthebasisofthebrushlessDCmotor,Thisa

6、rticlehaveareaserchondual-modecontrollerforelectricbicyclebasedonbrushlessDCmotor,toadapttotherequirementsofthedevelopment.Thisarticledeterminedthepositionwiththepositionsensorcompatibleelectricbicyclecontrolprogram.First,startingfromthemathematicalmodelofthebrushlessDCmotorusingma

7、tlab/simulinktoolsforthesimulationmodel,anddrawthesimulationwaveforms,providesomebasistohardwareandsoftwaredesign.forthecontrolsystem.graphicscombinedanalysisprovedthefeasibilityofusingthismethodinbrushlessDCmotorpositionsensorbackEMFtodetectindirectaccesstothelocationinformationof

8、thebasicprinciples,andthen