無刷直流電動機利用電子換相器代替了直流電動機的機械電刷和換向器,不但具有直流電機的調速性能,而且體積小、效率高,在許多領域已得到了廣泛應用。采用無位置傳感器控制技術,不但可以克服有位置傳感器的諸多弊端,而且還進一步拓展了無刷直流電動機的應用領域。近些年來,無位置傳感器無刷直流電動機控制技術成為大家研究的熱點之一。 本課題緊扣研究熱點,以方波無刷直流電動機為控制對象,設計了一套無位置傳感器無刷直流電動機控制系統。該系統采用TMS320LF2407ADSP芯片作為控制核心,運用反電動勢過零點檢測原理和預定位與升頻升壓相結合的啟動方法,實現無位置傳感器無刷直流電動機的控制。為了提高系統的調速性能,控制方法采用了轉速、電流雙閉環控制。 首先,本文研究了無刷直流電動機的基本結構、性能、工作原理及數學模型,利用數學模型在Matlab/Simulink環境中建立無刷直流電動機的仿真模型。接著,給出了系統總體的設計方案,對控制系統設計中的幾個關鍵技術--反電動勢過零點及其相位補償原理、啟動、單神經元PID轉速控制器以及PWM產生電路進行了深入的研究。 然后,根據控制系統總體方案和系統功能要求,進行軟硬件設計。在硬件設計中,主要進行了DSP最小系統、電流和轉子位置檢測電路、IR2130驅動電路等方面電路的設計。在軟件設計中,主要設計出了主程序和A/D中斷程序。其中,主程序包括DSP系統設置、變量初始化、電機正反轉選擇、電機啟動、速度計算及顯示等方面程序;A/D中斷程序包括反電動勢計算、換相時刻計算、電流轉速調節子程序等方面程序。 最后,經實驗結果表明,電機啟動快速、穩定,具有較寬的調速范圍。同時,該系統還具有結構簡單、可靠性高等特點,具有廣泛的應用前景。
上傳時間: 2013-07-08
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永磁同步電機是同步電機的一個重要類型,其轉子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極,與傳統同步電機相比,體積和重量大為減小,而且結構簡單,運行可靠,維護更方便。現代電氣傳動控制的發展趨勢之一是開發新的交流調速與伺服系統。無論在矢量控制還是標量控制中,轉速與位置的閉環控制都需要在電機軸上安裝一個速度傳感器,但是由于速度傳感器的引進不僅增加了成本,降低了系統可靠性,還存在安裝問題,效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機研究的熱點。 本文在系統介紹卡爾曼濾波器的基礎上,將其引入到永磁同步電機無速度傳感器狀態觀測中。由于永磁同步電機是一個強耦合的多階非線性系統,本文采用了工程實際中普遍采用的泰勒展開式截斷的方法,對電機方程線性化處理,將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統,并加入了反映電機系統模型誤差和環境干擾的系統噪聲和測量噪聲模型,形成擴展卡爾曼濾波算法。擴展卡爾曼濾波器將電機轉子位置與轉速作為系統狀態變量進行實時估算,并將所得信息反饋到永磁同步電機控制系統中。通過仿真,與電機實際運行狀態進行比較,證明了擴展卡爾曼濾波具有良好的動態跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對擴展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足,本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統狀態變量,建立新的完全線性化的系統方程,并且卡爾曼濾波算法中的系統協方差矩陣成為時不變序列,因此可以直接應用線性卡爾曼濾波算法。仿真結果證明,與擴展卡爾曼濾波算法相比,新的算法更加簡單,減輕了繁重的參數調節任務,易于數字化實現,不僅具備擴展卡爾曼濾波算法的優勢,而且在某些性能方面超越了擴展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知,由于將系統模型不確定性與測量噪聲體現在系統方程中,因此卡爾曼濾波算法在狀態估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎,以永磁同步電機為對象,以數字信號處理器(DSP)為核心,設計了電機狀態觀測系統的設計方案。整個方案在不增加成本的基礎上,充分利用數字信號處理器(DSP)豐富的資源和強大的運算能力,通過檢測電機相電流,實時估算出電機轉子位置與轉速。本系統可以代替傳統速度傳感器,為電機控制系統提供轉子位置和轉速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統付諸實踐,應用于實際工程中,對卡爾曼濾波算法在永磁同步電機無速度傳感器控制方面的性能進行進一步研究。關鍵詞:永磁同步電機;無速度傳感器;卡爾曼濾波
上傳時間: 2013-04-24
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隨著人們生活水平的提高,肥胖逐漸成為一種社會疾病,肥胖容易使人患上阻塞性睡眠呼吸暫停綜合癥,嚴重影響生活質量,嚴重時甚至危及生命。研制性能良好低成本的呼吸機有很好的實際意義。本論文論述了一種基于dsPIC30F3010控制器及無刷直流電機(BrushlessDirectCurrentMotor,簡稱BLDCM)的呼吸機控制器,實現了反電勢法無位置傳感器無刷直流電機的運行控制。 論文從基本電磁定律出發,分析了無刷直流電動機結構和工作原理,建立了無刷直流電動機的數學模型,在此基礎上詳細分析了“反電勢法”無刷直流電機控制原理,深入研究了三種反電勢過零檢測方法,并對檢測電路移相產生的轉子位置誤差進行了分析,給出了補償方法。 對無刷直流電動機無位置傳感器控制中的關鍵問題——起動方法進行研究,介紹了“反電勢法”無刷直流電機控制常用的起動方法,深入討論了“三段式”起動技術。針對傳統“三段式”起動的缺點,論文提出了一種新的外同步到自同步的切換方式。 綜合上述,本系統以dsPIC30F3010單片機為控制器,設計了“反電勢法”無刷直流電機無位置傳感器控制系統的硬件電路,詳細介紹了電路各個組成部分的工作原理,同時介紹了控制系統中采用的硬件抗干擾措施。結合dsPIC30F3010的特點,充分利用其片內的資源,設計了系統的軟件。實驗結果表明系統能夠控制電機順利起動,而且實現了電機正確的換相和穩定的運行。
上傳時間: 2013-07-26
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無刷直流電機具有體積小、重量輕、效率高和轉動慣量小等優點,另外它還具有和直流電機一樣的調速特性,而沒有直流電機復雜的機械換相設備,所以被廣泛應用于伺服控制、數控機床、機器人等工業領域,現代工業的快速發展對無刷直流電機控制系統的性能提出了更高的要求。因此,研究具有響應速度快、調節能力強、控制精度高的無刷直流電機控制系統具有十分重要的意義。 直接轉矩控制是一種高性能的電機控制方法,它已經成熟的應用在感應電機和永磁同步電機上,實現了優良的穩態性能和動態響應特性。本文通過大量的文獻資料閱讀,對無刷直流電機及其相關技術的發展、現狀和趨勢有了一個比較全面的理解,在此基礎上,詳細分析了無刷直流電機的數學模型,并提出了一套相應的直接轉矩控制方案,建立了仿真和試驗平臺,進行了仿真分析和實驗研究,獲得了有價值的研究成果。 本文的主要研究內容包括: (1)詳細分析了無刷直流電機的運行機理和數學模型,在此基礎上闡述無刷直流電機直接轉矩控制的基本控制機理,包括基于逆變器二二導通模式的空間電壓矢量的定義和針對無刷直流電機具有非正弦波反電動勢這一特點而推導的轉矩計算公式等。 (2)提出了一套無刷直流電機直接轉矩控制的具體實施方案,并根據這套方案建立了基于Simulink(Matlab)的無刷直流電機直接轉矩控制的仿真模型,對所提出的控制方案進行了仿真分析。仿真結果驗證了該方案在理論上的可行性。 (3)在理論研究的基礎之上,設計研制了一套基于DSP+IPM的無刷直流電機直接轉矩控制實驗系統,編寫了控制程序軟件,進行了無刷直流電機直接轉矩控制的實驗。實驗結果達到了預期的要求,證實了直接轉矩控制在改善無刷直流電機動態調速性能上的優勢。 本論文開展了繼異步電機和永磁同步電機之后對無刷直流電機實現直接轉矩控制的探索性研究工作。通過理論分析、計算機仿真和實驗得出了一些有意義的經驗和結論,為課題的進一步深入開展奠定了基礎。
上傳時間: 2013-07-11
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跑步運動是人們喜愛的運動方式之一,借助電動跑步機進行跑步運動簡單方便,已成為新的運動時尚。電動跑步機已經成為一種大眾健身器材,市場前景極為廣闊。 目前電動跑步機大多采用有刷直流電動機或交流變頻電機作為驅動電機,本文研究采用外轉子直接驅動無刷直流電動機的電動跑步機。其主要優點在于:一是省去了傳統電動跑步機的減速機構,系統結構簡單,運行可靠,效率高;二是無刷電機驅動具有優良的調速和控制性能,可以提升電動跑步機品質,實現智能化;三是無刷電機驅動性價比高,更具市場競爭力。因此,進行電動跑步機外轉子無刷直流電動機驅動及控制系統的研究具有較高的理論意義和工程實用價值。 本文首先綜述了電動跑步機及其電機驅動的現狀、發展趨勢以及外轉子無刷計特點、分數槽繞組及其控制器;應用電機磁場有限元軟件MAGNEFORCE研究了不同極/槽配合無刷電機的磁場分布和不同極弧系數對電機性能的影響;在此基礎上試制了電動跑步機外轉子無刷直流電動機樣機并進行初步性能試驗;運用MATLAB對外轉子無刷直流電動機進行系統仿真分析。
上傳時間: 2013-04-24
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由于永磁無刷直流電機既具備交流電機結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列優點,又兼有普通有刷直流電機調速特性好、運行效率高的優點,因此它在當今國民經濟各個領域得到了越來越廣泛的應用。本文對基于DSP的無刷直流電機控制系統進行了設計和研究。 本論文首先回顧了無刷直流電機的產生、發展歷程,介紹了目前的熱點研究方向和最新研究成果。 第二章對無刷直流電機的組成環節、結構、工作原理、運行特性進行了分析,并且建立了無刷直流電機的數學模型,對其控制方法進行了討論。同時,DSP控制器由于其高速的處理能力和豐富的片上資源,已經廣泛的應用于電機控制領域。 第三章介紹了TI的高性能DSP芯片 TMS320LF2407A的結構和性能,提出了基于 TMS320LF2407A 的 BLDCM 的控制方案,并且對系統的相關環節進行了討論和分析。 第四、五兩章分別完成了硬件和軟件的設計。此系統是基于PWM技術和PID算法的雙閉環控制系統。硬件電路包括了控制電路、主電路、檢測電路、保護電路幾個部分;軟件采用模塊化的編程思想,編制了各程序模塊的控制流程圖,并論述了其實現方面的若干問題。 第六章給出了系統的仿真實驗結果及分析。 第七章對全文內容進行了總結,并對無刷直流電機控制系統提出了展望。
上傳時間: 2013-04-24
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本文主要的研究為對轉永磁無刷直流電動機控制問題,對轉永磁無刷直流電動機在艦船、水下航行器等對轉推進系統中有著廣泛的應用前景。它具有無刷直流電動機的一切優點:功率密度大、調速性能好、運行效率高、結構簡單、運行可靠、維護方便等等。其與普通的永磁無刷直流電動機的差別僅僅在于原來靜止的電樞部分和旋轉的永磁體部分都可以相對于靜止部分旋轉,即有兩個轉子,根據作用力與反作用力的原理,兩個轉子受到的電磁轉矩在任意時刻都是大小相等、方向相反的。因此兩個轉子必將沿著相反的方向旋轉。 論文主要工作和創新點如下: 1)介紹了對轉永磁無刷直流電機與普通永磁無刷直流電機的區別、優點及應用,詳細分析了其工作原理,并建立對轉永磁無刷直流電機本體的數學模型,接著利用MATLAB/Simulink建立對轉永磁無刷直流電機的仿真模型。 2)研究了無位置傳感器對轉永磁無刷直流電機的控制方法。采用基于DSP的三次諧波過零點檢測方法來檢測電機轉子的位置與轉速,采用數字鎖相環對三次諧波過零點進行90°延遲: 3)控制系統采用雙閉環控制,即速度環與電流環來組成調速控制系統,其中速度環采用了基于改進的BP神經網絡PID自適應控制,電流環采用滯環控制,并對整個系統進行仿真。 4)在仿真研究的基礎上,本文進行了以TMS320I~F2407A的DSP芯片為控制核心的無位置傳感器對轉永磁無刷直流電機數字控制系統的軟硬件設計。
上傳時間: 2013-04-24
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運動控制卡是數控系統的重要組成部分,是上位機與驅動執行部件的之間的一座橋梁。數控加工中的定位控制的精度、速度調節的性能等重要指標都與運動控制卡密切相關。目前,國內研制的運動控制卡與國外專業性公司研制的先進的開放式運動控制卡相比還有較大差距。因此,對于運動控制卡的研究與開發具有很大的現實意義。 本文對運動控制卡的各種實現方案作了深入的比較,對于運動控制卡的發展趨勢進行了探討。在分析數控系統對于運動控制卡需求的基礎上,提出了一種基于DSP的PCI總線運動控制卡的實現方案。該方案具有通用性好、軟件易于修改升級、調試方便等特點。 文中對這一方案的具體實現做了詳細的分析,給出了系統的整體結構設計,軟硬件組成情況。詳盡闡述了運動控制電路、總線接口電路、驅動器接口電路等硬件電路的設計過程,以及運動控制卡的制作過程。論述了DSP上的程序結構,并具體分析了插補算法、速度控制算法等在DSP上的實現方法。對PC機上的運動控制卡的驅動程序的模型以及編寫方法做了介紹。 通過對制成樣板的調試表明,運動控制卡具有良好的性能。
上傳時間: 2013-07-29
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本文首先從數控系統的組成與特點進行詳細分析,然后對運動控制卡在整個系統中承擔功能進行了分析。根據數字型號處理器件的快速運算能力和現場可編程門陣列器件的靈活、通用性提出了基于DSP器件和FPGA器件進行總體設計的規劃。 本文重點詳細闡述了四軸運動控制卡硬件電路的設計。通過對現有部分PC總線的介紹與比較,設計選擇了PCI總線作為上位PC與運動控制卡的通信總線,并且選擇PCI9052芯片來設計PCI接口模塊;基于DSP器件的特點,設計選擇了TMS320LF2407芯片為核心,進行運算控制單元的設計,同時對其主要內部資源進行了分配。最后,根據硬件的原理圖,完成了具體電路板的制作。 對軟件設計,文章主要對插補算法在DSP上的實現作了一些探討。介紹了兩種加速模式:梯形加速模式和s曲線加速模式。就逐點比較法直線和圓弧插補算法以及數字積分插補原理也進行了分析。最終,提出總體程序流程控制、速度控制算法、插補算法等的程序設計框架,并進行了具體程序設計。
上傳時間: 2013-07-19
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基于maga8的無傳感器的直流無刷電機控制系統 對于無刷電機驅動器的設計很有幫助的啊 呵呵
上傳時間: 2013-05-21
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