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无刷直流电机智能控制器的研究与仿真实现
无刷直流电机运行效率高、调速性能好、无励磁损耗,与传统直流电机相比,不采用电刷进行换相,因而不存在相对的机械摩擦,不会产生由于机械换相带来的噪声、电火花、无线电干扰以及寿命短等缺点,故在许多高科技领域中应用越来越广泛,特别是在军事装备领域如雷达、高射炮等武器的随动系统中,使用无刷直流电机能更好地满足快响应、高精度的要求,因此,研制高性能的无刷直流电机控制器成为一项普遍关注的课题。系统控制算法选择的好坏直接关系到控制器的性能,由于无刷直流电机调速系统是一个多变量、强耦合的非线性系统,随着对无刷直流电机调速性能要求的提...
无刷直流电机运行效率高、调速性能好、无励磁损耗,与传统直流电机相比,不采用电刷进行换相,因而不存在相对的机械摩擦,不会产生由于机械换相带来的噪声、电火花、无线电干扰以及寿命短等缺点,故在许多高科技领域中应用越来越广泛,特别是在军事装备领域如雷达、高射炮等武器的随动系统中,使用无刷直流电机能更好地满足快响应、高精度的要求,因此,研制高性能的无刷直流电机控制器成为一项普遍关注的课题。系统控制算法选择的好坏直接关系到控制器的性能,由于无刷直流电机调速系统是一个多变量、强耦合的非线性系统,随着对无刷直流电机调速性能要求的提高,采用传统的控制方法已经很难得到令人满意的结果。智能控制系统具有自学习、自适应、自组织等功能,能够解决模型不确定性、非线性控制以及其它较复杂的问题,将电机技术、控制技术和电子技术相结合的智能控制器研究,代表着无刷直流电机研究发展的方向。 针对无刷直流电机控制复杂的问题,本文从提高电机静态和动态性能出发,重点研究了模糊自适应PID智能控制在无刷直流电机控制器中的应用。具体研究内容如下: (1)详细分析无刷直流电机的的基本结构和工作原理,建立无刷直流电机的数学模型,确立脉宽调制(PWM)调节电机转速的控制思想,为有效检测转子位置,深入研究无位置传感器转子位置智能检测技术的可行性和优越性。 (2)按照模块化及数字化设计思想,建立无刷直流电机控制系统,并进行DSP及其外围电路、功率驱动逆变电路、转子位置检测电路等硬件电路设计。同时,对控制系统软件进行了设计,包括主程序模块、中断服务程序模块。 (3)结合模糊控制和PID控制方法各自的优势,设计模糊自适应PID速度控制器,并将其应用到本文所设计的无刷直流电机双闭环控制系统中。 (4)基于MATLAB/Simulink建立构建无刷直流电机仿真系统。仿真运行显示系统的起动过程、带负载能力、运行稳定性等静态和动态性能。分析无刷直流电机的转速、转矩、PWM、转子电流、反电动势等响应效果,并通过与常规控制比较验证模糊自适应PID智能控制效果。
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作者: 张浩
学科专业: 信号与信息处理
授予学位: 硕士
学位授予单位: 武汉理工大学
导师姓名: 阙大顺
学位年度: 2009
语 种: chi
分类号: TM361 TM571.61
在线出版日期: 2009年9月21日