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無刷直流電機(jī)
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資料類別
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電子電工畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專業(yè))
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機(jī)電傳動(dòng)控制 |
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關(guān)鍵詞
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無刷直流電動(dòng)機(jī)|DSP |
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適用年級(jí)
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大學(xué) |
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身份要求
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普通會(huì)員 |
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金 幣
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100 �。�金幣如何獲得？） |
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文件格式
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word |
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文件大小
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759K |
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發(fā)布時(shí)間
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2009-06-09 19:46:00 |
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內(nèi)容簡(jiǎn)介：
畢業(yè)設(shè)計(jì) 無刷直流電機(jī)，共74頁，31749字
摘要
論文選題來源于遼寧省科技基金項(xiàng)目：深海海洋機(jī)器人推進(jìn)電動(dòng)機(jī)研究。海洋機(jī)器人采用永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)(BLDCM)作為推進(jìn)電動(dòng)機(jī)，要求驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)兩種工作方式，并具有高精度的轉(zhuǎn)速控制。論文對(duì)基于DSP(TMS320LF2407A)技術(shù)的海洋機(jī)器人無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。
本文首先論述了無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本組成、數(shù)學(xué)模型和調(diào)速原理。接著對(duì)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的控制算法進(jìn)行了研究。為了滿足電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的要求，本文采用速度與電流雙閉環(huán)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。根據(jù)海洋機(jī)器人特殊的工作環(huán)境，與電動(dòng)機(jī)本身的特點(diǎn)，選用模糊PID控制算法對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)，電流環(huán)采用PI控制。模糊PID控制器具有可根據(jù)被控制對(duì)象的當(dāng)前狀態(tài)自動(dòng)調(diào)整控制器自身參數(shù) 、 、 的能力，可滿足無刷直流電動(dòng)機(jī)工況變化的要求。對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)模糊控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)仿真，分析了模糊PID控制器的設(shè)計(jì)步驟，仿真結(jié)果表明，模糊PID控制系統(tǒng)相對(duì)于經(jīng)典PID控制系統(tǒng)具有速度更快、超調(diào)更小、穩(wěn)定性更好的特點(diǎn)。
然后根據(jù)海洋機(jī)器人對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)體積和可靠性的要求，選用TMS320LF2407A作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制芯片。DSP（TMS320LF2407A）具有集成度高，運(yùn)算速度快的優(yōu)點(diǎn)。它構(gòu)成的控制系統(tǒng)，所需外圍電路更少，程序運(yùn)算速度更快，所以可以提高系統(tǒng)的可靠性與實(shí)時(shí)控制能力。根據(jù)無刷直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)和DSP芯片的功能，提出了基于DSP的控制方案。
最后針對(duì)所設(shè)計(jì)的控制算法與控制方案對(duì)控制系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了詳細(xì)論述。硬件部分先作了整體設(shè)計(jì)，又著重論述了幾個(gè)主要模塊的電路設(shè)計(jì)。軟件部分介紹了各個(gè)模塊的流程圖，以及軟件實(shí)現(xiàn)方面的問題，著重介紹了模糊控制算法的軟件實(shí)現(xiàn)。最后給出了控制系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試情況，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：無刷直流電動(dòng)機(jī)，DSP，模糊PID，計(jì)算機(jī)仿真
目錄
摘要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 國內(nèi)外研究狀況和水平 2
1.2.1 海洋機(jī)器人發(fā)展?fàn)顩r 2
1.2.2 無刷直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 2
1.3 論文主要工作 4
2 無刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)工作原理 5
2.1 無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本組成 5
2.1.1 電動(dòng)機(jī)本體 5
2.1.2 電動(dòng)機(jī)逆變器 5
2.1.3 電動(dòng)機(jī)位置傳感器 5
2.2 無刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 6
2.2.1 電壓方程 6
2.2.2 轉(zhuǎn)矩方程 7
2.2.3 運(yùn)動(dòng)方程 8
2.2.4 狀態(tài)方程和等效電路 8
2.3 無刷直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)原理 8
2.3.1 無刷直流電動(dòng)機(jī)的原理模型 8
2.3.2 無刷直流電動(dòng)機(jī)的控制原理 10
2.4 本章小結(jié) 12
3 系統(tǒng)控制算法 13
3.1 PID控制 13
3.1.1 PID控制原理 13
3.1.2 PID控制器的局限性及其發(fā)展方向 15
3.2 模糊PID控制 16
3.2.1 模糊控制 16
3.2.2 模糊控制器的設(shè)計(jì)步驟 17
3.3 自適應(yīng)模糊PID控制 18
3.3.1 模糊化 18
3.3.2 模糊推理和模糊規(guī)則 19
3.3.3 模糊推理和模糊規(guī)則 23
3.4 自適應(yīng)模糊控制器的仿真實(shí)現(xiàn) 24
3.5 本章小結(jié) 25
4 基于DSP的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 26
4.1 電動(dòng)機(jī)控制專用DSP 26
4.1.1 DSP簡(jiǎn)介 26
4.1.2 TMS320LF2407A DSP片內(nèi)資源 27
4.1.3 事件管理寄存器 28
4.1.4 六路PWM波形的產(chǎn)生 29
4.1.5 A/D轉(zhuǎn)換模塊 32
4.2 基于DSP的無刷直流電動(dòng)機(jī)控制方案的解決 32
4.2.1 轉(zhuǎn)子位置檢測(cè) 33
4.2.2 電動(dòng)機(jī)相電流的檢測(cè) 34
4.2.3 參考速度的輸入和實(shí)際速度的測(cè)量 34
4.2.4 功率管的換相與驅(qū)動(dòng) 35
4.3 本章小結(jié) 37
5 無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 38
5.1 總體硬件結(jié)構(gòu) 38
5.2 DSP外圍電路設(shè)計(jì) 39
5.2.1 DSP電源設(shè)計(jì) 39
5.2.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 40
5.2.3 仿真接口設(shè)計(jì) 41
5.3 位置信號(hào)檢測(cè)電路 41
5.4 通信接口設(shè)計(jì) 42
5.5 IGBT模塊及其驅(qū)動(dòng)單元 44
5.6 相電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 47
5.7 PCB板設(shè)計(jì) 48
5.8 本章小結(jié) 49
6 無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 50
6.1 系統(tǒng)控制軟件流程圖 50
6.2 主要環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn) 53
6.3 模糊PID的軟件實(shí)現(xiàn) 55
6.4 無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 59
6.4.1 位置反饋信號(hào)波形檢測(cè) 60
6.4.2 電機(jī)運(yùn)行檢測(cè) 61
6.5 本章小結(jié) 63
7結(jié)論 64
參 考 文 獻(xiàn) 65
在學(xué)研究成果 68
致謝 69
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