一种基于matlab的无刷直流电机控制系统建模仿真方法

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1、万方数据第20卷第2期2008年1月系统仿真学报@JournalofSystemSimulationVr01．20No．2Jan．，2008一种基于Matlab的无刷直流电机控制系统建模仿真方法殷云华，郑宾，郑浩鑫(电子测试技术国家重点实验室中北大学。山西太原030051)擅要：在分析无刷直流电机(BLDC)数学模型的基础上，提出了一种无刷直流电机控制系统仿真建模的新方法。在Matlab／SimulinkSg境下，把独立的功能模块和s函数相结合．构走了无刷直流电机系统的仿真模型。系境采用双用环控制：速度环采用离散Pm控制，根据滞环电流跟踪型PWM逆变器原理实现电漉控制。仿真和试验结果与理

2、论分析一致，辩正了谊方法的合理性争有效性．此方法也适用于验证其他控制算法的合理性，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：无刷直流电机；建模；仿真；电流滞环；Matlab中图分类号：TP391．9文献标识码：A．文章编号l1004．731X(2008)02-293．06AMethodforModelingandSimulationofBrushlessDCMotorControlSystembasedonMatlabYINYun．hua，ZHENGBin，ZHENGHao-xin(NationalKeyLaboratoryforElectronicMeasurementTe

3、chnology．NorthUniversityofChina,Taiyuan030051，China)Abstract：BasedonthemathematicalmodeloftheBmshlessDCmotor(BLDCl．anovelmethodformodelingandsimulationofBLDCcontrolsystemwasproposed．InMatlab／Simulink,咖thecombinationoftheisolatedfunctionalblocksandS-functions,themodelofBLDCCOU埘beestablished．Inthed

4、oubleloopofcontrolsystem,adiscretePIDcontrollerwasadoptedinthespeed如opandacurrentcontrollerwascompletedinthecurrentloopontheprinc加leofhysteresiscurrenttrackP讳附inverter．77跆reasonabilityandvalidityweretestified6vthecoincidenceofthej砌“lationandexperimentationresultsandtheoryanalysis．Thisnovelmethodi

5、salsosuitableforverifyingthereasonabilityofothercontrol口堙orithmsandoffersanewthinkingfordesigninganddebuggingactualmotors．Keywords：BLDC：modeling；simulation；hysteresiscurrent；Mauab引言无刷直流电机(BrushlessDCMotor，以下简称BLDC)是随着电力电子技术及新型永磁材料的发展而迅速成熟起来的一种新型电机。以其体积小、重量轻、效率高、惯量小和控制精度高等优点，同时还保留了普通直流电动机优良的机械特性，广

6、泛应用于伺服控制、数控机床、机器人等领域Ill，随着无刷直流电机应用领域的不断扩大，要求控制系统设计简易、成本低廉、控制算法合理、开发周期短。建立无刷直流电机控制系统的仿真模型，可以有效的节省控制系统设计时间，及时验证施加于系统的控制算法，观察系统的控制输出；同时可以充分利用计算机仿真的优越性，人为地改变系统的结构、加入不同的扰动和参数变化，以便考察系统在不同结构和不同工况下的动、静态特性[2J。因此，如何建立有效的无刷直流电机控制系统的仿真模型成为电机控制算法设计人员迫切需要解决的关键问题。本文在分析无刷直流电机数学模型的基础上，借助于Matlab强大的仿真建模能力，利用电气模块库中内

7、含的功能元件，对通常的运动控制系统仿真模型进行了改进，提出了一种基于Matlab／Simulink建立无刷直流电机系统仿真模型的新方法。利用Matlab中的Simulink工具箱建立了BLDC控制系统的计算机仿真模型，进行了控制系统的仿真、试验【34J，结果表明，通过该模型验证了数学模型的有效性及控制系统的合理性，加快了实际系统设计和调试的进程。l永磁无刷直流电机(BLDC)的数学模型【5】无刷直流电机由定子三相绕组、永磁转子、逆变