基于模型设计的无刷直流电机控制系统研究

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1、分类号:TH1210710-2015125059硕士学位论文基于模型设计的无刷直流电机控制系统研究张才斗导师姓名职称张新荣（教授）申请学位类别硕士学科专业名称机械电子工程论文提交日期2018年3月5日论文答辩日期2018年5月17日学位授予单位长安大学ModelBasedDesignApplicationResearchofBrushlessDCMotorControlSystemAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangCaidouSupervisor：Prof.ZhangXinrongCha

2、ng’anUniversity,Xi’an,China摘要随着无刷直流电机应用领域的扩展，对无刷直流电机系统的控制提出了更高的要求，由于传统方法搭建系统的算法复杂、运算量大，并且仿真系统与实验平台孤立，导致开发时间增长，为了解决上述问题本文采用基于模型设计的方法来开发无刷直流电机系统。本文借助Simulink软件搭建了基于模型设计的无刷直流电机的控制系统的模型。主要完成任务有：（1）根据无刷直流电机的工作原理得出了根据霍尔元件的位置信息确定三相全桥电路中功率管的逻辑导通顺序，驱动电机正常旋转，为搭建模型提供基础。（2）通过研究电机的速度环和电流环的控制方

3、案，使用Simulink搭建了基于模型的无刷直流电机双闭环的控制仿真系统。（3）运用基于模型的设计方法搭建了无刷直流电机的整体实验控制系统的模型。首先以PWM信号的产生和SCI数据的发送两个实验为例，通过模型的搭建、环境参数设置，实现了基于模型的代码开发。通过C2833x模块、Simulink标准模块搭建无刷直流电机的的开环控制模型。在开环基础上，增加了测速模型，与期望的速度的差值，作为PID算法的输入，构成闭环控制系统模型。然后用基于模型的设计方法搭建了基于Modbus通讯协议的Simulink程序，最后搭建电机控制系统的整体程序，通过触摸屏监控电机的

4、运转。关键词：无刷直流电机，基于模型的设计，ModbusiAbstractWiththeexpansionoftheapplicationfieldofbrushlessDCmotors,higherrequirementsareplacedonthecontrolofbrushlessDCmotorsystems.Duetothecomplexityofthealgorithmandthelargeamountofcalculationoftraditionalsystemconstructionsystems,thesimulationsystema

5、ndtheexperimentalplatformareisolated,resultingindevelopmenttime.Inordertosolvetheaboveproblems,thepaperadoptsamodel-baseddesignmethodtodevelopabrushlessDCmotorsystem.ThispaperusesSimulinksoftwaretobuildamodelofthebrushlessDCmotorcontrolsystemmodel.Themainaccomplishmentsare:(1)Acc

6、ordingtotheprincipleofthebrushlessDCmotor,thelogicconductionsequenceofthepowertubeinthethree-phasefull-bridgecircuitisdeterminedaccordingtothepositioninformationoftheHallelement,andthedrivemotorrotatesnormally,whichprovidesabasisforbuildingamodel.(2)Bystudyingthespeedchangeofthem

7、otorandthecontrolschemeofthecurrentloop,amodel-basedcontrolsimulationsystemforthedoubleclosedloopofthebrushlessDCmotorwasbuiltusingSimulink.(3)Usingthemodel-baseddesignmethodtobuildamodeloftheoverallexperimentalcontrolsystemforbrushlessDCmotors.Firstly,takingthetwoexperimentsofPW

8、MsignalgenerationandSCIdatatransmissiona