基于arm的两轮自平衡车永磁电机驱动系统研究

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1、分类号学号M201272246学校代码10487密级硕士学位论文基于ARM的两轮自平衡车永磁电机驱动系统研究学位申请人：孙佳将学科专业：控制理论与控制工程指导教师：赵金教授答辩日期：2015年5月27日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterResearchonTwo-wheeledSlef-balancingVehiclePermanentMagnetMotorControlSystemBasedonARMStudent:

2、SunJiajiangMajor:ControlTheoryandControlEngineeringSupervisor:Prof.ZhaoJinHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay27,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全

3、意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：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：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。p（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要两轮自平衡车

4、是一种新型清洁能源的城市代步工具，由于其操作简单、运行灵活、体型小巧等特点，得到了人们的广泛关注。两轮自平衡车是人参与的电动代步工具，人的安全是第一位的要求。电机驱动系统为两轮车提供动力，是影响其性能的关键环节。本文提出两种两轮车电机驱动系统结构。本文对两轮自平衡车系统进行如下分析：两轮车系统结构、电机驱动系统的作用与特殊性、驱动系统面对各种工况的应对策略。提出两轮车电机驱动系统的分类方式，并根据提出的分类方法，给出了两种驱动方案的结构框图和概述：应用永磁同步电机、接收速度指令的带减速箱方案；应用轮毂电机、接收转矩指令的直驱方案

5、。本文根据两轮车应用特点提出了一种永磁同步电机驱动方案。首先通过数学建模、Matlab仿真和基于ARM的实际物理系统，设计了一个驱动36V永磁同步电机的伺服驱动器，通过实验验证了双闭环系统的性能。随后，将伺服系统移植到两轮车驱动系统上，完成并进行了不同速度、不同负载下的效率测试。为了去除减速箱降低成本，本文提出了一种轮毂电机直驱驱动方案，本文通过理论分析、仿真，分析了矢量控制控制轮毂电机的可行性，并给出了低速段电角度的估计方法。完成了轮毂电机的转矩控制，验证了方案的可行性。本文提出的应用永磁同步电机的驱动方案已经应用于实际产品中

6、，并批量生产。提出的轮毂电机直驱驱动方案得到了可行性验证。关键词：两轮自平衡车，电机驱动系统，永磁同步电机，轮毂电机I华中科技大学硕士学位论文AbstractTwo-wheeledself-balancingvehicleprovidesaenvironment-friendlywaytotravelaroundincity.Duetoitscharacteristicsofsimpleflexibleoperationandcompactsize,ithascaughtwideattention.Two-wheeledself

7、-balancingvehicleisahuman-involvedmeansoftrans-portation,safetyisthefirstrequirement.Thecontentsofthisthesisincludepresentingthearchitectureoftwo-wheeledself-balancingvehiclemotordrivesystem,designandimple-mentationofpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)drivesystem,d

8、esignandveri-ficationofbrushlesswheelmotordrivesystem.Theanalysesoftwo-wheeledself-balancingvehicleincludesystemarchitecture,therol