無刷直流電動機調速系統的研究.pdf

1、由于無刷直流電動機既具備交流電動機的結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點，又具備直流電動機的運行效率高、勵磁損耗小以及調速性能好等諸多特點，使它一經出現就以極快的速度發(fā)展和普及。目前，無刷直流電動機已廣泛應用在數控機床、機器人、儀器儀表、汽車、計算機外圍設備等方面和領域。對無刷直流電動機的應用展開研究是當前的一個熱點。 本文首先介紹了無刷直流電動機的基本工作原理和各組成部分的研究現狀。在詳細分析無刷直流電動機數學模型、換相原

2、理和PWM調制方式的基礎上，在MATLAB的Simulink環(huán)境下，結合它的SimPowerSystems模塊，構建了一個新穎的、更接近實際的無刷直流電動機調速系統仿真模型，對無刷直流電動機的控制方法進行了仿真研究，為無刷直流電動機調速系統的硬件實現奠定了基礎。 以TI公司的專用于運動控制系統的DSP芯片TMS320F240為主控芯片，結合MITSUBISHI公司的智能功率模塊PM30CSJ060，研制了一套無刷直流電動機調速系

3、統，實現了無刷直流電動機的實時控制，所研制的系統調速性能良好，從而為理論研究的驗證提供了硬件條件。 進一步，在此基礎上還實現了無刷直流電動機調速系統的網絡控制，以滿足工業(yè)分散化控制的需要。在完成了以PC為網絡服務器的遠程控制后，為了適應許多工業(yè)設備和現場對控制器的體積、能耗、實時性、以及抗擾性等的要求，以ARM為核心，設計并實現了一種嵌入式網絡服務器，為微、小型工業(yè)設備的遠程控制提供了一種新型的、可行的方案。所研制的網絡控制系統

4、控制性能良好，穩(wěn)定、可靠，操作方便，人機界面友好。 隨著無刷直流電動機應用領域的不斷擴大，對無刷直流電動機調速系統性能的要求也越來越高，在許多場合常規(guī)PI控制已難以滿足高性能的要求。針對存在各種干擾的無刷直流電動機調速系統，采用卡爾曼濾波和動態(tài)規(guī)劃算法，給出了一種具有自適應補償的最優(yōu)狀態(tài)反饋控制方案。利用卡爾曼濾波和基于動態(tài)規(guī)劃的最優(yōu)狀態(tài)反饋控制可抑制模型干擾和量測噪聲（含負載突變），利用自適應算法補償給定輸入的擾動。仿真和實驗

5、結果表明本方案不僅具有優(yōu)良的調速性能，而且對多種系統干擾具有較強的抑制能力。 當工況惡化和各種不利因素變得比較嚴重時，無刷直流電動機調速系統中的非線性和不確定性問題就會變得比較突出，此時以被控對象精確數學模型為基礎的最優(yōu)狀態(tài)反饋控制就難以達到較好的控制效果，針對這種情況，本文給出了一種改進的模糊神經網絡控制方案，用以提高對復雜系統的控制性能。與其它基于模糊神經網絡的無刷直流電動機調速系統相比，本文方案主要有以下幾點改進：基于RP