永磁无刷直流电机控制系统设计研究

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1、硕士学位论文永磁无刷直流电机控制系统设计研究DesignandResearchofPermanentMagnetBrushlessDCMotorControlSystem作者：赵政导师：贾存良教授中国矿业大学二〇一六年五月中图分类号TP273学校代码10290UDC621.3密级公开中国矿业大学硕士学位论文永磁无刷直流电机控制系统设计研究DesignandResearchofPermanentMagnetBrushlessDCMotorControlSystem作者赵政导师贾存良教授申请学位工学硕士培养单位信息与电气工程学院学科

2、专业控制科学与工程研究方向控制理论与控制工程答辩委员会主席巩敦卫评阅人二○一六年五月论文审阅认定书研究生赵政在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢在我的导师贾存良教授对我的指导和帮助下，我得以顺利完成本文，在此谨向贾老师致以诚挚的感谢。自从两年多前开始攻读硕士学位，贾老师便对我进行细心的指导，在茫茫学海为我点燃了指路明灯

3、。在贾老师的言传身教之下，我逐渐树立了信心，学会了科学的研究方法，取得了很多的收获。从我开始论文选题、开题，贾老师就倾注了很多的精力和关注，使我能够顺利的将研究逐步深入，直到本文的完成。贾老师是我师者长辈，更是我的榜样与偶像，这几年贾老师对我的教育和影响也将使我受益终身。在论文的完成过程中，还得到了实验室成员以及许多同学的帮助，正是这些同学的帮助，我才能不断的充实自己，完成研究。由衷的感谢实验室成员王泽荣、綦振伟、谭杰、支亚、张勇、刘庆豪、王艳兄、高娇、孟宇等同学，能够在我遇到困境时提供宝贵的经验和解决方法，同我一起研究和探讨难

4、题，使我获益匪浅，得到许多的启迪；由衷的感谢崔启东、刘鑫、闫文举等室友，能够给我许多的鼓励和支持，使我有持续的动力完善我的实验。感谢中国矿业大学，我的母校，聚集了如此多优秀的师者和同学，为我提供了优越的学习和生活环境，能在此学习和生活将是我一生的荣耀；感谢我的家人对我的关心和支持，做我坚实的后盾；感谢各位研究的学者，留下宝贵的文献资料，让我能够深入的了解和学习前沿动态；对于参考文献的作者，特别致以感谢。由于本人的水平有限，本文还有许多的不足之处，希望各位专家和教授能够给予批评和指正。摘要目前，国家正在大力发展新能源产业，促进节能

5、降耗。永磁无刷直流电机作为新能源产业的一部分，已在电动车上实现了大规模的应用，拥有良好的发展前景。所以，针对永磁无刷直流电机控制系统的研究与设计具有很强的应用价值和必要性。在查阅大量文献的基础上，本文介绍了永磁无刷直流电机的结构和原理，进行了永磁无刷直流电机的PID控制系统仿真实验，分析了电流控制和直接转矩控制两种方式对永磁无刷直流电机响应的影响。综合比较之后，本文选择使用电流控制的方法实现永磁无刷直流电机的控制系统设计。永磁无刷直流电机的PID控制系统在转速变化范围较大时，转速响应有较大超调，性能不尽如人意。所以，本文在PID

6、控制器的基础上，结合模糊控制理论，设计了一种参数自适应的模糊PID控制器结构。经过仿真实验验证，该结构的模糊PID控制器具有良好的转速响应和转矩响应，相比PID控制器，明显增加了转速调节范围，取得了良好的控制效果。本文基于卡尔曼滤波器，设计了一种永磁无刷直流电机转子位置识别方法。首先计算得到永磁无刷直流电机的相反电动势，经过卡尔曼滤波器获得平滑波形，得到线反电动势，以线反电动势过零点作为换向信号；然后，采用了一种换向信号的逻辑处理方法，以滤除抖动的位置信号，增强低速阶段转子位置检测的能力。经过仿真实验验证，这种转子位置识别方法能

7、够有效的识别转子位置，提供精确的转子位置信号，有效的拓宽了转子位置识别范围，使其可以与模糊PID控制系统相匹配。最后本文完成了一种永磁无刷直流电机控制系统的驱动电路，实现了本文中的模糊PID控制器和转子位置识别方法。其中，驱动电路由TMS320F2812DSP芯片作为控制核心，包含了N沟道MOSFET驱动电路，信号采集电路。然后，根据本文中的控制方法，进行了控制系统的软件结构设计，并且对相关模块进行了调试工作。该论文有图81幅，表5个，参考文献63篇。关键词：永磁无刷直流电机；模糊PID控制；转子位置；IAbstractAtpr

8、esent,thegovernmentismakinggreateffortstodevelopnewenergyindustry,andpromoteenergysavingandconsumptionreducing.Permanentmagnetbrush