基于FPGA的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器與模糊PID控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)兼有交流調(diào)速系統(tǒng)和直流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、成本低廉、可控參數(shù)多、控制方式靈活、可得到各種所需的機(jī)械特性，且在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)均具有較高的效率。因此，開展開關(guān)磁阻電機(jī)的研究，對(duì)推動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用于工業(yè)電氣傳動(dòng)、自動(dòng)控制、航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域，提高我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。 開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)是各相主開關(guān)器件正確進(jìn)行切換的依據(jù)，傳統(tǒng)檢測(cè)方法中位置傳感器的引入增加了電機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，影

2、響了開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，計(jì)算量很大的復(fù)雜系統(tǒng)，在高速和超高速運(yùn)行的時(shí)候，實(shí)時(shí)性的矛盾更加突出。在國家自然科學(xué)基金的資助下，本課題組展開了對(duì)基于FPGA的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器與模糊PID控制系統(tǒng)的研究。 本文首先介紹了開關(guān)磁阻電機(jī)的基本運(yùn)行原理，包括開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型以及控制策略。其次在分析位置傳感器檢測(cè)的原理和實(shí)現(xiàn)方法的基礎(chǔ)上，采用最大磁鏈法作為無位置傳感器

3、檢測(cè)方法的理論原理，并應(yīng)用硬件描述語言設(shè)計(jì)了相關(guān)功能模塊。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的可行性。再次以模糊PID算法為核心設(shè)計(jì)了調(diào)速控制器，應(yīng)用基于MATLAB和DSP Builder的DSP設(shè)計(jì)方法完成了該算法的全硬件實(shí)現(xiàn)。最后在CycloneⅡ FPGA上搭建了開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的無位置傳感器數(shù)字系統(tǒng)。 開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器數(shù)字系統(tǒng)采用全數(shù)字控制的SOPC設(shè)計(jì)簡化了硬件電路，改善了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性，提高了系統(tǒng)的可靠性，為開關(guān)磁阻電機(jī)