试论基于dsp的无刷直流电机实验系统的研究与设计

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1、山东大学硕士学位论文基于DSP的无刷直流电机实验系统的研究与设计姓名：庞向坤申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：姚福安20080520山东大学硕士学位论文摘要目前，随着电力电子技术、控制理论以及实现各种软算法的微处理器技术、检测技术及数字信号处理技术的迅猛发展，电机控制技术也面临着前所未有的机遇与挑战。这些技术和理论逐渐渗透到各种电机的运动控制系统中，大大提高了电力拖动系统的动、静态性能。无刷直流电动机既具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又兼有直流电动机的运行效率高、无励磁损耗及调速性能好的特点，特别是我国的稀土材料为世界第

2、一，为高性能直流无刷电动机的发展创造了得天独厚的条件。本文以永磁方波无刷直流电机(BLDCM)为控制对象，设计了一套基于DSP控制的无刷直流电机实验系统。本文首先介绍了无刷直流电机及其控制技术的发展与现状、无刷直流电机的结构与工作原理及其数学模型，然后论述了无刷直流电机的控制技术和策略，在比较分析各种控制方法的优缺点的基础上，将先进的模糊控制理论运用到传统的PID控制器中，有效地克服了无刷直流电机的非线性、参数时变性、模型不确定性等引起的控制难的问题，它的控制性能明显优于传统的PID控制器。同时借助强大MA儿AB／SIMULINK，根据模糊一PID控制器的特点和无

3、刷直流电机的数学模型，构建了模糊-PID控制系统的仿真模型，并进行了仿真验证。在系统的硬件设计中，首先介绍了系统的整体结构，给出了系统总体硬件电路设计方案，包括DSP夕I"围电路、信号调理电路和功率驱动电路等主要电路设计，同时，对位置信号检测电路、母线电流检测电路、及故障逻辑电路进行了设计。对于各种电路之间的密切配合，都是从课题的实际出发，对硬件电路的设计展开了细致的考虑。控制系统的软件设计，包括下位机和上位机的软件设计。下位机主要包括主程序设计和相关的中断服务子程序，并基于模块化结构设计思想绘制了流程框图；在上位机的程序设计中，主要探讨了32位Windows系统

4、中对PC机串行口的打开设置与读／写操作以及读串口后对接收到数据帧的处理，从而实现了利用串1：3通讯完成上下位机数据及时准确的传输。山东大学硕士学位论文论文最后对无刷直流电机实验系统进行了调试和测试，根据系统的运行状况，通过实验分析验证了本文提出的模糊-PID控制算法的正确性和可行性，系统设计的正确性，硬件平台的稳定性，软件运行的平稳性，满足设计要求。关键词：无刷直流电机；模糊．PID控制；数字信号处理器；Matlab；仿真II山东大学硕士学位论文ABSTRACTAtpresent，withtherapiddevelopmentofthepowerelectroni

5、cs，controltheoryandalgorithmstoachievevariouskindsofsoftwareinmicroprocessortechnology,detectiontechnologyanddigitalsignalprocessingtechnology,motorcontroltechnologyisalsofacingunprecedentedopportunitiesandchallenges．Thesetechnologiesandtheoriesgraduallyinfiltrateintovariousmotormotio

6、ncontrolsystem，greatlyincreasingthedynamicandstaticperformanceofelectricdrivesystem．BrushlessDCmotornotonlyhasaseriesofACmotors’advantages，suchassimpleinstructure，reliableoperation，conveniencetomaintainandSOon，butalsohasalotofDCmotors’traitsofhighoperatingefficiency，likenoexcitationlo

7、ss，excellentspeedadjustingperformanceetc．Particularly,ourcountryisrichinrareearthmaterials，providingtheexceptionalconditionsforthedevelopmentofbrushlessDCmotor．Inthispaper,anexperimentalsystembasedonDSPisdesignedforpermanentmagnetbrushlessDCmotor(BLDCM)．Atthebeginningofthispaper，thede

8、velop