基于DSP的無刷直流電機控制系統(tǒng)設計和仿真研究.pdf

1、隨著計算機技術和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，由數(shù)字控制裝置組成的隨動系統(tǒng)應運而生。與傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)相比，數(shù)字隨動系統(tǒng)具有設計簡單，體積小，修改方便，精度高，可靠性高等優(yōu)點。作為典型的數(shù)字隨動控制系統(tǒng)的執(zhí)行器，無刷直流電機既具備交流電機的結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列特點，又具有直流電機的運行效率高、無勵磁損耗以及調速性能好等諸多特點，故在許多高科技領域得到了非常廣泛的應用，如機器人、數(shù)控機床、雷達、潛艇和各種軍用武器隨動系統(tǒng)。 本

2、文以無刷直流電機控制系統(tǒng)在武器隨動系統(tǒng)中的應用為背景，設計基于DSP的無刷直流電機控制系統(tǒng)，并進行仿真研究。 首先，本文深入研究了永磁無刷直流電機的基本結構、工作原理、數(shù)學模型和控制性能，比較分析可編程邏輯控制器、專用芯片和單片機控制等不同的控制方案對無刷直流電機的控制性能，確立了一套以DSP(TMS320LF2407A)為核心的無刷直流伺服電機的控制系統(tǒng)方案。本控制系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于利用數(shù)字信號處理器DSP的高速數(shù)字運算功能，

3、實現(xiàn)各種高效的控制算法，達到無刷直流電機的高精確控制的目的。 在接下來的部分，本文詳細論述了無刷直流電機控制系統(tǒng)設計和模糊PID控制器設計。在控制系統(tǒng)設計部分，本文重點論述了控制系統(tǒng)的總體硬件構成，包括TMS320LF2407A控制器，DSP外圍電路和功率驅動及其逆變電路的設計。同時，對位置信號、相電流、相電壓檢測電路，速度信號檢測電路和故障邏輯電路進行了設計。本文還對控制系統(tǒng)軟件進行了簡單介紹，包括主程序、中斷服務程序以及速度

4、環(huán)和電流環(huán)算法，并基于模塊化結構設計思想繪制了流程框圖。在模糊控制器設計部分，本文詳細講述了模糊PID控制器的特點，并且在Matlab環(huán)境下對參數(shù)自整定模糊PID控制器進行了設計和建模。 最后是本控制系統(tǒng)的建模和仿真研究。本文在Matlab/Simulink環(huán)境下建立了獨立的功能模塊，包括BLDC總體模塊(包括BLDCM本體模塊、轉矩計算模塊、轉速計算模塊、反電勢計算模塊)、速度控制模塊、電流滯環(huán)控制模塊、轉子位置計算模塊、電壓

5、逆變器模塊等，再進行功能模塊的有機結合，搭建了無刷直流電機系統(tǒng)的仿真模型。系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，速度外環(huán)采用參數(shù)自整定模糊PID控制，電流內環(huán)采用電流滯環(huán)控制。仿真結果證明了該方法的有效性，同時驗證了參數(shù)自整定模糊PID控制優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制，前者具有響應速度更快、超調更小、穩(wěn)定性和跟蹤性能更好的特點。本文所提出和設計的無刷直流電機控制方案經(jīng)理論分析、仿真證明是可行的，達到了設計任務的要求。同時，論文中提出的系統(tǒng)建模和仿真的新方法還為實際