無刷直流電機以體積小、重量輕、效率高、調(diào)速性能好、無換向火花及無勵磁損耗等諸多優(yōu)點被大量應(yīng)用于家電、交通、醫(yī)療器械、數(shù)控機床及機器人等領(lǐng)域，現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展對無刷直流電機控制系統(tǒng)的性能要求也越來越高。可以預(yù)見，隨著永磁材料和電力電子器件價格進一步的降低，無刷直流電機驅(qū)動理論的研究不斷深入，無刷直流電機的應(yīng)用前景將更加廣泛。 本文通過閱讀大量文獻資料，介紹了無刷直流電機的發(fā)展現(xiàn)狀、研究動態(tài)及工作原理等。在控制策略上，采用了基于智能控制思想的模糊控制，其特點是不依賴于對象模型，利用制定的控制規(guī)則進行了模糊推理從而獲得合適的控制量。運用Matlab/Simulink對控制系統(tǒng)進行了建模和仿真，其中速度環(huán)采用模糊PI調(diào)節(jié)，電流環(huán)采用傳統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)，為后面的實驗提供了理論分析的基礎(chǔ)。 結(jié)合無刷直流電機的結(jié)構(gòu)，利用電機內(nèi)部的霍爾元件檢測轉(zhuǎn)子位置。根據(jù)模糊控制器的設(shè)計方法，給出了模糊控制查詢表。采用TI公司的數(shù)字信號處理器TMS320F2812作為主控芯片，在硬件上設(shè)計了整流電路、逆變電路、驅(qū)動電路、調(diào)理及保護電路等；在DSP軟件開發(fā)環(huán)境CCS下，采用C語言和匯編語言進行了混合編程，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)子位置信號的讀取、PWM波的產(chǎn)生、AD采樣、速度模糊PI調(diào)節(jié)及電流調(diào)節(jié)等功能。 通過對整個控制系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，進行了相關(guān)實驗。相對傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，采用模糊PI控制的系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、超調(diào)量小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。實驗結(jié)果表明了無刷直流電機模糊控制系統(tǒng)設(shè)計的正確性。最后對整個設(shè)計進行了總結(jié)，對后續(xù)的工作給出了自己的見解。
上傳時間： 2013-04-24
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20世紀90年代以來，為了緩解能源和環(huán)境對人類生活和社會發(fā)展的壓力，世界各國都投入了大量資金開發(fā)電動汽車。在日本、美國、法國等汽車強國已經(jīng)開發(fā)出一些商品化的電動汽車。我國在“十五”期間，國家電動汽車重大科技專項確立以燃料電池汽車、混合電動汽車、純電動汽車以及相關(guān)的多能源動力總成控制、驅(qū)動電機、動力蓄電池及燃料電池等關(guān)鍵零部件研發(fā)。 與其它驅(qū)動電機相比，永磁同步電動機具有高效率、高功率密度和良好的控制特性，受到人們的普遍關(guān)注，越來越多地應(yīng)用于電動汽車的驅(qū)動裝置中。本文課題以印度REVA公司小型純電動汽車驅(qū)動用永磁同步電動機及其控制器為研究對象，對永磁同步電動機本體及控制器硬件進行了比較深入的研究，設(shè)計并制作了永磁同步電動機試驗樣機以及基于TMS320LF2407A DSP的永磁同步電動機控制器，在此基礎(chǔ)上展開了初步試驗研究。 本文首先比較了當前常用電動汽車驅(qū)動電機的特點，并綜述了電力電子和計算機控制技術(shù)在汽車驅(qū)動中的應(yīng)用；然后分析永磁同步電機氣隙磁場對電機性能的影響，針對電動汽車驅(qū)動電機的特點，提出了T形轉(zhuǎn)子永磁同步電動機，不僅使永磁同步電動機的氣隙磁場接近正弦同時解決了高速運行時磁鋼的固定問題；同時，制作了基于TMS320LF2407A DSP和IPM模塊的永磁同步電動機矢量控制器，并對控制器進行了驅(qū)動無刷直流電動機的負載實驗和永磁同步電機的空載實驗；最后，分析永磁同步電機矢量控制的數(shù)學(xué)模型，并建立了永磁同步電機的SVPWM驅(qū)動的仿真模型，進行了id=0的矢量控制系統(tǒng)仿真，研究了永磁同步電機參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的影響。
上傳時間： 2013-07-23
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無刷直流電機具有體積小、重量輕、效率高和轉(zhuǎn)動慣量小等優(yōu)點，另外它還具有和直流電機一樣的調(diào)速特性，而沒有直流電機復(fù)雜的機械換相設(shè)備，所以被廣泛應(yīng)用于伺服控制、數(shù)控機床、機器人等工業(yè)領(lǐng)域，現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展對無刷直流電機控制系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。因此，研究具有響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)能力強、控制精度高的無刷直流電機控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。 直接轉(zhuǎn)矩控制是一種高性能的電機控制方法，它已經(jīng)成熟的應(yīng)用在感應(yīng)電機和永磁同步電機上，實現(xiàn)了優(yōu)良的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)響應(yīng)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(guān)技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢有了一個比較全面的理解，在此基礎(chǔ)上，詳細分析了無刷直流電機的數(shù)學(xué)模型，并提出了一套相應(yīng)的直接轉(zhuǎn)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(nèi)容包括： (1)詳細分析了無刷直流電機的運行機理和數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上闡述無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制的基本控制機理，包括基于逆變器二二導(dǎo)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(dǎo)的轉(zhuǎn)矩計算公式等。 (2)提出了一套無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制的具體實施方案，并根據(jù)這套方案建立了基于Simulink(Matlab)的無刷直流電機直接轉(zhuǎn)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(jié)果驗證了該方案在理論上的可行性。 (3)在理論研究的基礎(chǔ)之上，設(shè)計研制了一套基于DSP+IPM的無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制實驗系統(tǒng)，編寫了控制程序軟件，進行了無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制的實驗。實驗結(jié)果達到了預(yù)期的要求，證實了直接轉(zhuǎn)矩控制在改善無刷直流電機動態(tài)調(diào)速性能上的優(yōu)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(xiàn)直接轉(zhuǎn)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(jīng)驗和結(jié)論，為課題的進一步深入開展奠定了基礎(chǔ)。
標簽： 無刷直流電機 直接轉(zhuǎn)矩控制
上傳時間： 2013-07-11
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由于永磁無刷直流電機既具備交流電機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點，又兼有普通有刷直流電機調(diào)速特性好、運行效率高的優(yōu)點，因此它在當今國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文對基于DSP的無刷直流電機控制系統(tǒng)進行了設(shè)計和研究。 本論文首先回顧了無刷直流電機的產(chǎn)生、發(fā)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(huán)節(jié)、結(jié)構(gòu)、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(shù)學(xué)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(jīng)廣泛的應(yīng)用于電機控制領(lǐng)域。 第三章介紹了TI的高性能DSP芯片 TMS320LF2407A的結(jié)構(gòu)和性能，提出了基于 TMS320LF2407A 的 BLDCM 的控制方案，并且對系統(tǒng)的相關(guān)環(huán)節(jié)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(shè)計。此系統(tǒng)是基于PWM技術(shù)和PID算法的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。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(xiàn)方面的若干問題。 第六章給出了系統(tǒng)的仿真實驗結(jié)果及分析。 第七章對全文內(nèi)容進行了總結(jié)，并對無刷直流電機控制系統(tǒng)提出了展望。
標簽： DSP 無刷直流電機 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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永磁無刷直流電動機是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用前景廣闊的電動機,傳統(tǒng)的理論分析及設(shè)計方法已比較成熟,它的進一步推廣應(yīng)用,在很大程度上有賴于對控制策略的研究.該文提出了一套基于DSP的全數(shù)字無刷直流電動機模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雙模控制系統(tǒng),將模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別引入到無刷直流電動機的控制中來.充分利用模糊控制對參數(shù)變化不敏感,能夠提高系統(tǒng)的快速性的特點,構(gòu)造適用于調(diào)節(jié)較大速度偏差的模糊調(diào)節(jié)器,加快系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速度;由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)既具有非線性映射的能力,可逼近任何線性和非線性模型,又具有自學(xué)習(xí)、自收斂性,對被控對象無須精確建模,對參數(shù)變化有較強的魯棒性的特點,構(gòu)造三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)器,來實現(xiàn)消除穩(wěn)態(tài)偏差的精確控制.以速度偏差率為判斷依據(jù),實現(xiàn)模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種控制模式的切換,使系統(tǒng)在不同速度偏差段快速調(diào)整、平滑運行.此外充分利用系統(tǒng)硬件構(gòu)成的特點,采用適當?shù)腜WM輸出切換策略,最大限度的抑制逆變橋換相死區(qū);通過換相瞬時轉(zhuǎn)矩公式推導(dǎo)和分析,得出在換相過程中保持導(dǎo)通相功率器件為恒通,即令PWM輸出占空比D=1,來抑制定子電感對換相電流影響的控制策略.上述抑制換相死區(qū)和采用恒通電壓的控制方法,減小了換相引起的轉(zhuǎn)矩波動,使系統(tǒng)電流保持平滑、轉(zhuǎn)矩脈動大幅度減小、系統(tǒng)響應(yīng)更快、并具有較強的魯棒性和實時性.在這種設(shè)計下,系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)更精確的定位和更準確的速度調(diào)節(jié),而且可以使無刷直流電動機長期工作在低速、大轉(zhuǎn)矩、頻繁起動的狀態(tài)下.該文選用TMS320LF2407作為微控制器,將系統(tǒng)的參數(shù)自調(diào)整模糊控制算法,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法以及PWM輸出,轉(zhuǎn)子位置、速度、相電流檢測計算等功能模塊編程存儲于DSP的E2PROM,實現(xiàn)了對無刷直流電動機的全數(shù)字實時控制,并得到了良好的實驗結(jié)果的結(jié)果.
標簽： DSP 無刷直流電動機 雙模控制 轉(zhuǎn)矩
上傳時間： 2013-06-01
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音圈電機(VoiceCoilMotor，簡稱VCM)是特種直線電機，其工作原理與揚聲器的音圈類似。其最突出的特點是體積小、重量輕，動作速度快，可以達到很高的定位精度，推力均勻。自從問世以來，廣泛的應(yīng)用在計算機存儲設(shè)備、航天儀器(例如航天制冷機)、精密測距儀器(例如霍爾位移測量裝置)、精密車床以及移動電話中。目前，生產(chǎn)出的VCM電機廣泛應(yīng)用于消費類和生產(chǎn)類市場，特別是高檔家用電器和計算機中。 針對目前我國VCM結(jié)構(gòu)設(shè)計的不足及工藝的落后，本文結(jié)合現(xiàn)有的加工工藝，研究永磁VCM的設(shè)計及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，具體內(nèi)容如下： 首先，介紹VCM工作原理，以及內(nèi)磁式與外磁式、長音圈與短音圈、動圈式與動鐵式、直線式與搖臂式等不同結(jié)構(gòu)VCM及相應(yīng)特點，闡述了力矩常數(shù)的意義及其對電機性能的影響，并詳細介紹了VCM在光盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器，以及在電刷試驗臺(提供靜壓力)中的典型應(yīng)用。 其次，從電機電磁場的基本理論出發(fā)，介紹有限元及其在電磁場仿真計算中的應(yīng)用，并采用有限元軟件ANSYS，結(jié)合實際算例，對VCM進行建模和仿真。 再次，文中詳細介紹了永磁VCM的設(shè)計過程，提出了設(shè)計方法以供參考，其中包含了定量計算，包括了永磁體材料的選擇、體積的計算，音圈的設(shè)計(匝數(shù)計算及選型)，以及電機整體的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。 最后，結(jié)合設(shè)計VCM應(yīng)當遵循的原則，提出了若干結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案。在理論推導(dǎo)和分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合仿真軟件ANSYS，對幾種結(jié)構(gòu)分別進行了電機電磁場以及電機性能的仿真分析，其中包括：采用釹鐵硼永磁的單勵磁結(jié)構(gòu)VCM與傳統(tǒng)鐵氧體VCM的性能差異；增加極靴對VCM性能影響；增加短路環(huán)及變換結(jié)構(gòu)對VCM動態(tài)響應(yīng)速度的影響等。
標簽： 磁場 優(yōu)化設(shè)計 計算 音圈電機
上傳時間： 2013-06-10
上傳用戶：wanghui2438
永磁直流微電機作為一種機電能量轉(zhuǎn)換器件，隨著永磁新材料的開發(fā)，得到了迅猛的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。作為元器件，它的失效會關(guān)聯(lián)到相應(yīng)的工作系統(tǒng)和機構(gòu)的正常運作，所以微電機的壽命可靠性分析和失效研究顯得很重要，是準確估計其相關(guān)復(fù)雜工程系統(tǒng)穩(wěn)定可靠性的基礎(chǔ)。 論文基于永磁直流微電機產(chǎn)品是大批量且生產(chǎn)過程處于嚴格的統(tǒng)計質(zhì)量控制狀態(tài)下，而對其進行可靠性及失效分析。由于在影響微電機壽命的因素中，有很多屬于隨機性因素，因此可結(jié)合概率統(tǒng)計學(xué)原理，運用相關(guān)的數(shù)學(xué)工具，來探討微電機失效分布函數(shù)的特征、類型和評價指標。論文針對微電機的特征，把一般的可靠性、失效分布類型函數(shù)進行整合、變換，運用到了微電機的可靠性分析上。 論文對微電機壽命可靠性及失效分析的數(shù)據(jù)處理也作了一些探討。具體包括三個方面的內(nèi)容：首先是根據(jù)試驗測量結(jié)果，對預(yù)先假定的可靠性分布模式，即隨機變量分布規(guī)律進行檢驗(假設(shè)檢驗)的方法作了探討；其次是基于試驗測量的樣本值，估計隨機分布參數(shù)的數(shù)值和推斷這種估計的誤差范圍(一定置信水平下)；再次是在預(yù)先根本不知道或不確定分布函數(shù)類型情形下，而根據(jù)壽命試驗的測量數(shù)據(jù)結(jié)果，從中尋找出失效的分布特征，或者尋找出某一數(shù)學(xué)函數(shù)表達式，在某一確定精度下，運用數(shù)值分析原理來逼近數(shù)據(jù)分布規(guī)律。還結(jié)合微電機壽命試驗的結(jié)果，作了可靠性實例分析。 論文還針對微電機失效的常見主要形式、狀態(tài)，對組成微電機的主要零部件從工程應(yīng)用角度作了系統(tǒng)分析。內(nèi)容包括結(jié)合個人護理應(yīng)用微電機的開發(fā)實例，建立了電刷振動分析模型，使用計算機軟件模擬分析技術(shù)和激光振動測試技術(shù)，對微電機電刷片振動作了模擬和實際測量的對比分析，探討了微電機電刷失效問題及改善、優(yōu)化途徑；運用材料學(xué)分析方法系統(tǒng)地探索了杯士和換向器設(shè)計、材料選擇及失效問題；運用可靠性理論對電機結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計；并運用設(shè)計編程的電磁場有限元軟件，對微電機電磁場進行了模擬優(yōu)化設(shè)計；樣機的實際測量結(jié)果和理論模擬基本吻合，并略為有所提高；還探討了微電機壽命改善和能力提高的方法。
上傳時間： 2013-07-18
上傳用戶：龍飛艇
本文介紹一種基于ST72141 專用電機控制芯片的無刷直流電動機控制系統(tǒng)，簡述了其自有的反電動勢檢測原理及實現(xiàn)該系統(tǒng)控制的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。無刷直流電動機由于轉(zhuǎn)子采用永磁材料勵磁，無
上傳時間： 2013-06-05
上傳用戶：hgy9473
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進步，永磁電機的研發(fā)和控制技術(shù)都有了快速的發(fā)展。永磁電機的發(fā)展也帶來了永磁電機控制器的發(fā)展，電機控制器已經(jīng)由傳統(tǒng)的模擬元件控制器，逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)模混合控制器、全數(shù)字控制器。基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA——Field Programmable Gate Array)的新一代數(shù)字電機控制技術(shù)得到越來越多的關(guān)注。現(xiàn)在的FPGA不僅實現(xiàn)了軟件需求和硬件設(shè)計的完美集合，還實現(xiàn)了高速與靈活性的完美結(jié)合，使其已超越了ASIC器件的性能和規(guī)模。在工業(yè)控制領(lǐng)域，F(xiàn)PGA雖然起步較晚，但是發(fā)展勢頭迅猛。 本文在介紹了傳統(tǒng)無刷直流電機控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析了采用FPGA實現(xiàn)電機控制的優(yōu)點。詳細介紹了使用硬件編程語言，在FPGA中編程實現(xiàn)永磁無刷直流電機速度閉環(huán)控制的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如：PI調(diào)節(jié)器、數(shù)字PWM等等。在實現(xiàn)永磁無刷直流電機速度閉環(huán)控制的同時，將速度檢測環(huán)節(jié)采用FPGA實現(xiàn)，減小了系統(tǒng)硬件開銷。在實現(xiàn)單臺永磁無刷直流電機速度閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上，本文在一片F(xiàn)PGA芯片上實現(xiàn)了多臺永磁無刷直流電機的速度閉環(huán)獨立控制系統(tǒng)。介紹了采用FPGA進行多臺電機控制具有獨特的優(yōu)勢，這些優(yōu)勢使得FPGA在實現(xiàn)多臺電機控制時非常方便，具有單片機(MCU)和數(shù)字信號處理器(DSP)無法比擬的優(yōu)點。文中對基于FPGA的單臺和多臺永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)分別進行了實驗驗證。 FPGA編程靈活，設(shè)計方便，本文在FPGA中實現(xiàn)了各種不同的PWM調(diào)制方式。從電路方面詳細分析了采用不同的PWM調(diào)制，換相時無刷直流電機母線的反向電流問題。借助FPGA平臺，對各種PWM調(diào)制方式進行了實驗，對理論分析進行了驗證。 另外，本文介紹了目前非常流行的一種FPGA圖形化設(shè)計方法，即基于XSG(Xilinx System Generator)的FPGA設(shè)計。這種設(shè)計方法具有圖形化、模塊化的優(yōu)點，大大方便了用戶的FPGA開發(fā)設(shè)計。在XSG中建立的仿真系統(tǒng)，區(qū)別于傳統(tǒng)的Simulink仿真，可以直接生成相應(yīng)的硬件編程語言代碼下載到FPGA中運行。本文借助XSG軟件設(shè)計在XSG/Simulink中實現(xiàn)了永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的混合建模算法，并進行了仿真。
標簽： FPGA 永磁電機 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：wangyi39
本文介紹了ATmega128 單片機的基本功能，設(shè)計了以其為核心的永磁無刷直流電動機控制系統(tǒng)。充分利用它運算速度快、片內(nèi)外設(shè)豐富的特點，采用PWM 方式，實現(xiàn)對無刷直流電動機的位置與速度控制，并給出了總體設(shè)計方案和相應(yīng)的軟件策略。傳統(tǒng)的無刷直流電動機控制系統(tǒng)一般由分立的模擬器件構(gòu)成。模擬控制系統(tǒng)使用方便，價格便宜，應(yīng)用廣泛。但是，模擬器件也有本質(zhì)的缺陷：元器件特征參數(shù)受溫度影響；器件的老化；不便于維護、無法升級。隨著微處理器性能的不斷提高，以其為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)正逐漸應(yīng)用于無刷直流電動機的控制，并取得了非常好的效果。它終將取代模擬控制系統(tǒng)。ATmega128 單片機是ATMEL 公司研發(fā)出的增強型內(nèi)置Flash 的精簡指令集CPU(RISC)高性能低功耗CMOS 微處理器。它片內(nèi)集成了豐富的外設(shè)，大大簡化了控制系統(tǒng)的硬件電路，提高了系統(tǒng)的性能，能滿足電機控制系統(tǒng)的要求。本文探討了無刷直流電動機的ATmega128單片機控制系統(tǒng)和無刷直流電動機的控制策略。
標簽： 單片機 無刷直流電機 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2014-01-20
上傳用戶：zhliu007
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