基于dSPACE的永磁無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā).pdf

1、永磁無(wú)刷直流電機(jī)采用永磁體勵(lì)磁，并通過(guò)電子換相代替?zhèn)鹘y(tǒng)直流電機(jī)的機(jī)械換向，具有無(wú)勵(lì)磁損耗、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、運(yùn)行效率高以及調(diào)速性能好等優(yōu)點(diǎn)，因而近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、家用電器、交通工具和醫(yī)療器械等領(lǐng)域。為提升其運(yùn)行效果，有不少學(xué)者正嘗試?yán)媚：刂?、神?jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、自適應(yīng)控制、專家系統(tǒng)等具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織功能的智能控制算法來(lái)進(jìn)行永磁無(wú)刷直流電機(jī)的控制。但是，由于永磁無(wú)刷直流電機(jī)是一個(gè)多變量、非線性、強(qiáng)耦合的對(duì)象

2、，很難建立能反應(yīng)其全部特性的精確數(shù)學(xué)模型，所以按照傳統(tǒng)的算法開(kāi)發(fā)方法往往周期很長(zhǎng)，修改起來(lái)也很不方便。因此，本文選取了一臺(tái)2.2kW的永磁無(wú)刷直流電機(jī)為被控對(duì)象，提出了一種基于dSPACE的快速開(kāi)發(fā)永磁無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的新方法。 首先，本文介紹了德國(guó)dSPACE公司開(kāi)發(fā)的dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的硬件組成、軟件環(huán)境、實(shí)時(shí)仿真功能以及利用 dSPACE開(kāi)發(fā)控制系統(tǒng)的方法。本文認(rèn)為，通過(guò)利用基于dSPACE的半實(shí)物仿真技術(shù)，

3、可以顯著加快永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制器的開(kāi)發(fā)。 其次，針對(duì)一臺(tái)2.2kW的永磁無(wú)刷直流電機(jī)，本文確定了其具體的調(diào)速方案，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了永磁無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括：電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)檢測(cè)模塊、電源模塊和逆變電路模塊等，為下一步控制算法的開(kāi)發(fā)提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 接著，本文設(shè)計(jì)了基于dSPACE的永磁無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的半實(shí)物仿真平臺(tái)，定義了各功能模塊，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了永磁無(wú)刷直流電機(jī)的快速控制原型。文章通過(guò)Matla

4、b/Simulink設(shè)計(jì)了控制器、速度計(jì)算、換相邏輯和PWM這四個(gè)模塊的數(shù)字模型，并通過(guò)dSPACE/RTI設(shè)計(jì)了上述四個(gè)數(shù)字模型與外部硬件實(shí)物的接口。 最后，為驗(yàn)證所提方法的可行性和有效性，本文將上述方法應(yīng)用到國(guó)內(nèi)某著名企業(yè)開(kāi)發(fā)新一代商用跑步機(jī)的科研實(shí)踐中，分析了商用跑步機(jī)負(fù)載和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，針對(duì)其特殊要求提出了關(guān)鍵問(wèn)題的解決方案，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了基于永磁無(wú)刷直流電機(jī)的商用跑步機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本文所