数字总线型bldc电机驱动器的研究

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1、工程硕士学位论文数字总线型BLDC电机驱动器的研究作者姓名邱钊湃工程领域机械工程校内指导教师叶峰副教授校外指导教师代大山高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2015年4月StudyonaNetworkedBLDCMotorDriverADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：QiuZhaopaiSupervisor：Vice.Prof.YeFengSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP273学校代号：1056

2、1学号：201221002440华南理工大学硕士学位论文数字总线型BLDC电机驱动器的研究作者姓名：邱钊湃指导教师姓名、职称：叶峰副教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：机械工程论文形式：□产品研发□工程设计■应用研宄□工程/项目管理□调研报告研究方向：数字化制造技术论文提交日期：2015年04月22日论文答辩日期：2015年06月07日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月曰答辩委员会成员:主席：华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研宄成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论

3、文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:日期：X年/月，日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质

4、论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在_____年解密后适用本授权书。不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“V”）作者签名：#幻於日期：指导教师签名：日期彳.9摘要无刷直流（BLDC）电机是调速及位置控制系统中的一种重要动力元件，广泛应用于航空航天、汽车、机器人、工业自动化、医疗设备与家电等众多领域。论文针对BLDC电机控制的网络化、智能化发展需求，研究了数字总线

5、型BLDC电机驱动器的硬件架构、嵌入式系统固件、总线通讯、闭环控制参数自整定等关键技术，主要工作包括：规划设计了数字总线型BLDC电机驱动器的整体架构，采用基于Cortex-M3内核的32位微处理器LM3S8971作为核心处理器，并采用Modbus/TCP作为总线通讯协议。设计了驱动器的硬件电路，包括电源、最小系统、通讯接口、功率驱动、I/O接口以及安全保护等各个功能模块，并完成了原理图、PCB的设计以及样机开发。对驱动器的底层固件进行开发：实现了BLDC电机的驱动、双闭环控制以及试运行功能；通过移植LwIP协议栈实现了以太网通讯功能，并建立了基于

6、Modbus协议的TCP服务器；规划并设计了驱动器的数字总线数据应用协议。探讨了BLDC电机的闭环控制参数自整定技术：采用Matlab/Simulink仿真平台，搭建了驱动器的BLDC电机双闭环控制系统模型，运用工程设计方法对电流环、速度环的控制参数进行自整定，并对自整定结果进行了仿真分析。设计了驱动器的监控整定工具软件，支持以太网总线通讯和Modbus总线协议，实现了驱动器在线监视与驱动器参数管理的功能，并重点采用齐格勒-尼柯尔斯调节I法与工程设计方法，设计出驱动器闭环控制参数的自整定功能。对驱动器样机的硬件电路进行了测试，并分别在转动惯量测试平

7、台和三轴直角坐标运动平台上，对其转动惯量辨识功能及闭环控制参数自整定功能进行了测试与实验验证。结果表明，本设计方案切实可行，并达到了预期的设计目标。关键词：BLDC；驱动器；以太网；Modbus；自整定IABSTRACTAsoneofthemostimportantacuatorsofspeedregulationandpositioncontrolsystem,BrushlessDirectCurrent(BLDC)Motorhasachievedawideapplicationinmanyfileds,suchasaerospace,autom

8、obile,industrialautomation,medicalequipments,homeappliances,e