无刷直流电机速度的模糊控制方法
无刷直流电机速度的模糊控制方法
一、引言
随着电力电子技术、微电子技术、控制理论以及永磁材料的快速发展，无刷直流电机（BLDG）得以迅速推广。当BLDC调速系统用于要求调速性能、控制精度较高的场合时（如机器人、航天航空、精密电子、仪器设备等地方），BLDC的快速性、稳定性以及鲁棒性是衡量其性能优劣的重要指标。
传统的BLDC调速系统常采用PI控制，它算法简单，参数调整方便，有一定的控制精度。但PI控制本质是一种线性控制，需要控制系统的精确数学模型，而BLDC 是一个多变量、强藕合、非线性、时变的复杂系统，当系统负载或参数发生变化时，PI控制将难以达到设计的预期效果。
在BLDC这类高度非线性的系统中，采用智能控制方法则是极有前景的，它具有提高系统快速性、稳定性和鲁棒性的潜力。模糊控制是智能控制中最常用的方法之一，它不依赖于控制系统的数学模型，对系统参数的变化不敏感，具有快速性及鲁棒性强的特点，因此很适合BLDC控制系统的要求。
目前，BLDC速度的模糊控制已得到较多研究，各种模糊控制策略的应用散见于各类BLDC文献，而应用较多的模糊控制策略主要有：基于简单模糊控制器的速度控制方法，基于模糊-PI复合控制器的速度控制方法，基于模糊PID（PI）控制器的速度控制方法，基于自适应、自组织、自学习模糊控制器的速度控制方法，以及基于集成及智能模糊控制器的速度控制方法。
本文简单介绍了模糊控制的基本原理，并在广泛参考国内外BLDC速度控制文献的基础上，对在BLDC速度控制中常用的各种模糊控制方法、策略及具体应用，进行了详细归纳和总结。可以看出，用模糊控制器或其混合控制器代替普通的PI控制器，可以使BLDC的整体性能得到显著改善，是高性能BLDG调速系统开发的一个重要方向。
二、模糊控制基本原理
所谓模糊控制，是指在控制方法上应用模糊集理论、模糊语、言变量及模糊逻辑推理来模拟人的模糊思维方法，用计算机实现与操作者相同的控制。其中“模糊”是指知识、概念上的模糊性。虽然模糊控制算法是通过模糊语言描述的，但它所完成的却是一项完全确定的工作。
为实现模糊控制，需要设计模糊控制器，以一实现语言控制。模糊控制器结构包括以下3个方面：
1．精确量的模糊化，把语言变量的语言值化为某适当论域上的模糊子集；
2．模糊控制算法的设计，通过一组模糊条件语句构成模糊控制规则，并计算模糊控制规则决定的模糊关系；
3．输出信息的模糊判决，并完成模糊量到精确量的转换。
图1所示为一个具有模糊控制器的系统。其中，R为系统设定值（精确量）；e、ech分别为系统误差与误差变化率（精确量）；E、EC分别为反映系统误差与误差变化的语言变量的模糊集合（模糊量）；u为模糊控制器输出的控制作用（精确量）；y为系统输出（精确量）。模糊控制器的作用在于通过电子计算机，根据由精确量转化来的模糊输入信息，按照总结手动控制策略取得的语言控制规则进行模糊推理，给出模糊输出判决，并再将其转化为精确量，作为反馈送到被控对象（或过程）的控制作用。
模糊控制有许多传统控制无法比拟的优点，例如：
1．使用语言方法，可不需要掌握过程的精确数学模型；
2．采用模糊控制，过程的动态响应品质优于常规PID控制，并对过程参数的变化具有较强的适应性；
3．对于具有一定操作经验、而非控制专业的工作者，模糊控制方法易于掌握；
4．操作人员易于通过人的自然语言进行人机界面联系，这些模糊条件语句很容易加入到过程的控制环节上。
三、模糊控制器在BLDC调速系统中的应用
常见的BLDC控制系统结构如图2所示。系统采用双闭环控制，即速度环、电流环控制。传统上采用PI控制，结构简单、可靠、稳定，但它难以克服负载、模型参数等发生大范围变化时以及非线性因素的影响，因而无法满足高性能、高精度场合的要求。而自适应PI控制器则结构复杂、计算量大、实时性差，在快速运动控制中受到一定的限制。
将模糊控制器直接用于BLDC速度控制，则可以充分发挥模糊控制器适应于非线性时变系统、滞后系统的优点，取得好的控制效果和强的鲁棒性，且因不需建立被控对象的精确数学模型，设计较方便。
（一）基于简单模糊控制器的速度控制
简单模糊控制器用于BLDC调速，主要是取代传统的PI调节器，以提高系统的动态性能。在多数场合，简单模糊控制器主要用于速度环，其结构如图3所示。nref 为给定速度，n为实测速度；模糊控制器的输人e为速度偏差，ech为速度偏差变化率；模糊控制器的输出作为电流调节器的给定值iref。BLDC采用简单模糊控制器的例子较多，介绍如下。
应用Mamdani型模糊推理算法，采用低成本微处理器（80CL580）实现模糊控制器功能，对BLDC进行速度调节，以克服PI控制器在工作环境不稳或负载变化时，控制效果不佳的问题。其仿真结果表明，该模糊控制器系统准确率高，响应时间快；如若结合模糊控制与PI控制各自的优点，则可以设计出性能更好的控制器。
为同样目的，则提出了一种模糊追踪控制器，并应用Motorala微处理器MC68-HC11E9进行了实验。其结果表明，与传统的滞环bang-bang控制器比较，该模糊追踪控制器有较强的鲁棒性，对BLDC速度及位置变化有极好的跟踪性能。
由于标准模糊控制器设计方法复杂，设计过程耗时，且需要较好的专家经验。针对这一问题，提出了一种简单、新颖的模糊速度控制器设计方法：首先分析PI 速度控制器的状态轨迹，然后以PI控制器的控制面（图4a）为参考，初步描绘出模糊控制器的控制面（图4b）；最后，为了提高模糊控制器的控制性能，通过对形状参数进行调节，来修改模糊控制器，从而使模糊控制器的控制面为非线性形状。采用这一方法时，BLDC的离线控制过程仅需调节一个参数。对采用这种方法设计的BLDC模糊速度调节器的仿真表明，其性能优于PI控制器，但形状参数要选择恰当，太小虽能抑制速度超调，但响应速度较慢；太大虽能使响应时间减少，却又造成较大的速度超调。
（二）基于模糊-PI复合控制器的速度控制
常规的二维模糊控制器是以误差和误差变化作为输人变量的，因此，这种控制器具有模糊比例一微分控制作用，但缺少模糊积分控制作用，因而系统稳态性较差。PI控制既能获得较高的稳态精度，又具有较快的动态响应，因此，把PI控制引人模糊控制器，构成模糊-PI复合控制，以改善模糊控制器的稳态性能，是BLDC控制的一个很好的策略。
模糊-PI复合控制如图5所示。具体原理为：在大范围偏差内采用模糊控制，在小范围偏差内转换成PI控制，二者的转换由微机程序根据事先给定的偏差范围自动实现。这种复合控制同单纯的PI控制相比，具有更快的动态响应特性，更小超调；同单纯的模糊控制器相比，具有更好的稳态精度。
在MATLAB的SIMULINK环境下研究BLDC调速系统，结合模糊控制工具箱，对速度环采用模糊-PI复合控制，对电流环采用PI控制，进行了建模与仿真。其模糊控制器中的模糊决策采用Mamdani型推理算法，逆模糊则采用中心平均法（Centroid），并根据三角型隶属函数和BLDC控制经验来设计控制规则表。其仿真结果表明，通过采用模糊-PI复合控制，系统在速度误差较大时，具有较快的响应速度，而在误差较小时，则有较高的稳态精度，因此既满足了动态要求，又满足了稳态要求。
为了实现模糊控制和PI控制间的自动切换，提出了需要自动切换到模糊控制器的两种情况（其它情况则由常规PI控制器起作用）：①当检测到系统发生振荡，使
得某段时间内误差绝对值之和与误差之和绝对值不等，即时；②当检测到系统发生超调，使得误差为零，但误差变化率不为零，即e=0且ech≠0时。将这两种情况相关的切换条件储存起来，并由控制系统不断地监测系统的输人输出特性，就可以在线实现两种控制规律间的转换。
文献还指出，输人量化因子k，kech，输出比例因子kU对模糊系统的稳、动态性能均有较大影响。当e和ech较小时，k和kech取较大值，kU取较小值，以避免产生超调，使系统保持在稳态精度范围内；当e和ech较大时，k和kech取较小值，kU取较大值，以保证系统的快速性和稳定性。其仿真结果表明，模糊-PI复合控制响应快、无超调、鲁棒性强、脉动幅度小，抗干扰能力好，动静态性能都要优于传统PI控制。文献则通过实验，进一步证明了模糊-PI复合控制能够适用于高性能BLDC 驱动系统，且设计简便、灵活。
（三）基于模糊PID（PI）控制器的速度控制
控制器的结构如图6所示。模糊PID （PI）控制是指采用模糊控制方法，在线调节PID （PI）控制器的参数，以达到良好的动态性能。
文献分别采用DSP （Motorola的56001）、模糊单片机（NeuraLogie的NLX230）构成PI控制器、模糊控制器，利用模糊控制器的输出KPs，KIs来调节PI控制器的比例增益KP （KP=KPsXKPP），积分增益KI （KI=KIsXKIP），其中KPP， KIp为预先给定的值，通常为1。其模糊控制规则的制定原则如下：
1．在稳态时，若BLDC的转速由于系统参数的变化而发生波动，则同时调节比例增益及积分增益，使转速保持恒定；
2．当系统响应时间较长时，则同时增加比例增益及积分增益，以减小响应时间。
其仿真结果表明，当系统参数变化时，能够有效减少系统响应时间，并抑制转速脉动。
文献则采用DSP（TMS320F240）成功地实现了BLDC位置的模糊PID控制。
（四）基于自适应、自组织、自学习模糊控制器的速度控制
模糊控制规则是人们对被控过程认识的模糊信息的归纳和操作经验的总结。被控对象的非线性、高阶次、时变性，以及随机干扰等因素，都将使模糊控制规则显得粗糙或者不够完善，不同程度地影响控制效果。而自适应、自组织、自学习的模糊控制方法，因其在控制过程中，能够自动调整、修改和完善模糊控制的参数或规则，故可以使系统的控制性能不断改善，达到最佳效果，因而在BLDG控制中得到了一定的关注。
将模糊控制和经典自适应控制相结合，设计了一个模糊自适应BLDC速度控制器，如图7所示。它采用具有万能逼近器性能的模糊基函数表示模糊辨识器，来为模糊自适应控制器提供参数自调整的梯度信息。其仿真实验证明，模糊自适应控制的BLDC调速系统具有良好的静、动态特性。
提出了一种BLDC的模糊-PI控制转速调节器的设计方法，其采用自适应的权值修正方法来修正Fuzzy回路与PI回路的连接权值。其仿真结果表明，该设计方法很好地抑制了超调和振荡。则提出了一种具有自学习功能的模糊控制方法，其具有三个主要特性：
1．在开始自动调节前，不需要向伺服系统输人模糊控制规则，规则可在自学习过程中自动产生；
2．不需要系统参数的调节技术；
3．能够获得快速响应和强的鲁棒性。
（五）基于集成及智能模糊控制器的速度控制
为了使复杂系统获得精度、速度及跟踪性能都良好的控制品质，采用将模糊控制与其它控制策略结合在一起的集成技术，以使彼此的动态特性互补，是BLDC速度控制研究的重要课题。
滑模变结构控制（SMC）具有健全的控制性能，对负载参数的变化以及外界的干扰并不敏感，它可使系统的状态按预定路径变化，但存在颤振问题。提出了一种新型滑模变结构模糊速度控制器，它仅使用速度误差信号作为输人，消除了SMC对增加信号噪声的敏感性，并根据系统状态与滑模面的距离，不断地改变控制规律来消除颤振现象。该方法一方面应用SMC，确保了系统的稳定性，另一方面又利用模糊控制，改善了系统的动态响应及稳态性能。由于模糊控制减小了稳态误差，对滑模控制边界层的限制得到了缓解，设计简单、灵活。仿真及试验结果表明，该控制器性能良好。
为了进一步提高模糊控制器的智能水平，提高控制系统的动态品质，将人工智能技术、神经元网络技术和模糊控制技术相结合，可设计出智能模糊控制器。模糊神经网络可通过训练，自动确定系统参数，比单纯的模糊逻辑控制或神经网络控制更具优势。提出了一种用基本样条函数实现BLDC模糊神经网络速度控制器的新方法，即采用基本样条函数构造模糊神经网络控制器中的隶属度函数。它实现了权值系数、学习步长的自动调节与寻优。其试验结果表明，系统响应快、超调小、鲁棒性较强、脉动幅度小、抗干扰能力好。则提出了一种自适应神经网络模糊控制器，它采用5层神经网络的全网络化结构，模糊控制规则及隶属函数的性质由神经网络结构中的神经元来体现，并采用自学习装置在线更新控制器参数。其结构简单、鲁
棒性强、跟踪性好，且隐藏层神经元少。其试验结果表明，与普通PI控制器相比，自适应神经网络模糊控制器有更好的动态性能，无超调。
四、结语
本文对以模糊控制技术为基础的BLDG控制方法进行了分类介绍。不同的控制方法，适用于不同的场合，各有优缺点。在设计中，应根据具体情况，选用适当的控制方法。由于单片机和DSP在BLDC控制系统中的应用，传统的PI控制正逐步被现代人工智能控制方法，如模糊控制、神经网络控制、混合控制等方法所代替。作为人工智能控制之一的模糊控制，其理论正不断得到完善，模糊建模、模糊规则的建立和推理算法也正得到越来越深入的研究。可以预见，采用模糊控制的BLDC 调速系统，稳态性能将不断得到提高，应用将越来越广泛。
直流电机模糊控制系统的matlab／simulink仿真研究 毕业设计
XXXX届毕业设计说明书 直流电机模糊控制系统的MATLAB／Simulink仿真研究 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名：XXX 指导教师：XXXX职称教授 职称 专业：XXXXXXXXXXXXX 班级：XXXXXXXXX 完成时间：20XX.X.X
摘要 在当今控制技术的发展当中，模糊控制技术的发展走在了前列，成为了当今世界上最先进的控制技术之一。模糊控制技术很好的将模糊数学理论应用于控制领域当中, 更加真切地模拟出了人脑的思维方式和判断能力, 以及对产品生产的过程进行筛选和对产品质量上的控制, 从而发展出了基于模糊控制技术的智能化的新技术，为当今控制技术的发展提供了广阔空间。 在本文当中，主要介绍了基于模糊控制理论的直流电机模糊控制系统的原理，以及直流电机模糊控制系统的优点和缺点，并通过使用MATLAB语言中SIMULINK 模块和模糊控制工具箱对直流电机模糊控制系统进行仿真，把控制直流电机调速的实际情况转换成模糊控制规则，再使用这些规则，对过程经过模糊推理和模糊决策所得到的控制量，从而实现在MATLAB语言中SIMULINK模块和模糊控制工具箱对直流电机模糊控制系统的建模与仿真。对仿真结果予以分析，对直流电机模糊控制系统的仿真进行总结。 关键词：MATLAB；SIMULINK；模糊控制；直流电机；电机调速
ABSTRACT Among today’s control technology development, one of the leading enterprises in the development of fuzzy control technology, fuzzy control technology has become one of the most advanced control technology in the world today, it will be a very good fuzzy control technology of fuzzy mathematics theory is applied in control field, the more realistically simulate the human brain’s way of thinking and judgment ability, as well as to the production process of screening and the control on the quality of product, which was developed based on fuzzy intelligent control technology of the new technology, for the development of modern control technology provides a broad expansion of space. in this article, mainly introduced the dc motor based on fuzzy control theory, the principle of fuzzy control system, as well as the advantages and disadvantages of the fuzzy control system for dc motor, and by using the SIMULINK module and the fuzzy control toolbox in MATLAB language for the calculation of the fuzzy control system of dc motor, the control of the actual situation of the dc motor speed control is converted into fuzzy control rules, and then use these rules, the process through fuzzy reasoning and fuzzy decision of control, thus to achieve the SIMULINK module and the fuzzy control toolbox in MATLAB language modeling and simulation of fuzzy control system of a dc motor. And the analysis to the results of simulation and simulation of fuzzy control system of dc motor. Keywordsmatlab；Simulink；fuzzy control；dc motor；motor speed control
无刷直流电机的驱动及控制
无刷直流电机驱动 James P. Johnson, Caterpiller公司 本章的题目是无刷直流电动机及其驱动。无刷直流电动机（BLDC）的运行仿效了有刷并励直流电动机或是永磁直流电动机的运行。通过将原直流电动机的定子、转子内外对调—变成采用包含电枢绕组的交流定子和产生磁场的转子使得该仿效得以可能。正如本章中要进一步讨论的，输入到BLDC定子绕组中的交流电流必须与转子位置同步更变，以便保持磁场定向，或优化定子电流与转子磁通的相互作用，类似于有刷直流电动机中换向器、电刷对绕组的作用。该原理的实际运用只能在开关电子学新发展的今天方可出现。BLDC电机控制是今天世界上发展最快的运动控制技术。可以预见，随着BLDC的优点愈益被大家所熟知且燃油成本持续增加，BLDC必然会进一步广泛运用。 2011-01-30 23.1 BLDC基本原理 在众文献中无刷直流电动机有许多定义。NEMA标准《运动/定位控制电动机和控制》中对“无刷直流电动机”的定义是：“无刷直流电动机是具有永久磁铁转子并具有转轴位置监测来实施电子换向的旋转自同步电机。不论其驱动电子装置是否与电动机集成在一起还是彼此分离，只要满足这一定义均为所指。”
图23.1 无刷直流电机构形 2011-01-31 若干类型的电机和驱动被归类于无刷直流电机，它们包括： 1 永磁同步电机（PMSMs）； 2 梯形反电势(back - EMF)表面安装磁铁无刷直流电机； 3 正弦形表面安装磁铁无刷直流电机； 4 内嵌式磁铁无刷直流电机； 5 电机与驱动装置组合式无刷直流电机； 6 轴向磁通无刷直流电机。 图23.1给出了几种较常见的无刷直流电机的构形图。永磁同步电机反电势是正弦形的，其绕组如同其他交流电机一样通常不是满距，或是接近满距的集中式绕组。许多无刷直流电
无刷直流电机(BLDC)双闭环调速解析
无刷直流电机(BLDC)双闭环调速系统 在无刷直流电机双闭环调速系统中，双闭环分别是指速度闭环和电流闭环。对于PWM 的无刷直流电机控制来说，无论是转速的变化还是由于负载的弯化引起的电枢电流的变化，可控量输出最终只有一个，那就是都必须通过改变PWM的占空比才能实现，因此其速度环和电流环必然为一个串级的系统，其中将速度环做为外环，电流环做为内环。调节过程如下所述：由给定速度减去反馈速度得到一个转速误差，此转速误差经过PID调节器，输出一个值给电流环做给定电流，再由给定电流减去反馈电流得到一个电流误差，此电流误差经过PID 调节器，输出一个值就是占空比。 在速度环和电流环的调节过程中，PID的输出是可以作为任意量纲(即无量纲，用标幺值来表示；标幺值：英文为per unit，简写为pu，是各物理量及参数的相对单位值,是不带量纲的数值)来输入给下一环节或者执行器的，因此无需去管PID输出的量纲，只要是这个输出值反映了给定值和反馈值的差值变化，能够使这个差值无限趋近于零即可，相当于将输出值模糊化，不用去搞的太清楚，如果你要是一直在这里纠结输出值具体是个什么东西时，那么你就会瞎在这里出不来了。假如你要控制一个参数，并且这个参数的大小和你给定量和反馈量有着直接的关系(线性关系或者一阶导数关系或者惯性关系等)，那么就可以不做量纲变换。比如速度环的PID之后的输出就可以直接定义为转矩，因为速度过慢就要提高转矩，速度过快就要减小转矩，PID输出量的意义是调整了这个输出量，就可以直接改变你要最终控制的参数，并且这个输出量你是可以直接来控制的，这种情况下PID输出的含义是你可以自己定的，比如直流电机，速度环输出你可以直接定义为转矩，也可以定义为电流，然后适当的调节PID的各个参数，最终可以落到一个你能直接控制的量上，在这里最终的控制量就是占空比的值，当占空比从0%—100%时对应要写入到寄存器里面的值为0—3750时，那么0—3750就是最终的控制量的范围。 在调速控制中，既要满足正常负载时的速度调节，还要满足过负载时进行电流调节。如果单独采用一个调节器时，其调节器的动态参数无法保证两种调节过程同时具有良好的动态品质，因此采用两个调节器，分别调节主要被调量转速和辅助被调量电流，以转速调节器的输出作为电流调节器的输入，电流环是通过电流反馈控制使电机电枢电流线性受控，可达到电机输出力矩的线性控制，并使其动态范围响应快，最后再输出去控制占空比，从而改变MOSFET的导通时间，二者之间实行串级连接，它是直流电力传动最有效的控制方案。 在双闭环调速系统中，输入参数有三个，分别为给定速度和反馈速度以及反馈电流，其中给定速度由用户指定，一般指定为旋转速度(RPM 转/分钟)或直线速度(m/s 米/秒)。而反馈速度和反馈电流则需要由传感器来获取，下面来讲一下在无刷直流电机控制系统中，反馈速度和反馈电流的获取。 反馈速度：简单点的就由电机内用来检测转子位置的三个霍尔元件来得到，高端点的就加光电编码器，分别称为霍尔元件测速和编码脉冲测速。 霍尔元件测速：在电机磁极对数为1的情况下，转子旋转一周的时间内，霍尔传感器输出3路各180度信号，其中每两个传感器之间有60度的交叠信号，只要检测其中一路霍尔传感器的信号宽度就能计算出电机的速度。用输入捕捉(CAP)端口在上升沿捕捉一个时间标签，再在下降沿捕捉一个时间标签，根据两个时间标签的差值得出周期，由于霍尔传感器是在电机内固定不变的，因此每次在霍尔传感器的信号宽度下旋转的角度是一定的(即走过的距离是固定的)，最后用此固定的距离除以周期即可得到速度，即T法测速，测量两个信号
文献综述--无刷直流电机
文献综述 无刷直流电动机： 时间轴： 1955年—无刷电机诞生 1978年—无刷电机进入实用阶段 20世纪—无传感器无刷电机研制成功 无刷电动机的诞生标志是1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。 直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，但普通的直流电动机由于需要机械换相和电刷，可靠性差，需要经常维护；换相时产生电磁干扰，噪声大，影响了直流电动机在控制系统中的进一步应用。为了克服机械换相带来的缺点，以电子换相取代机械换相的无刷电机应运而生。1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利，标志着现代无刷电动机的诞生。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。 无刷直流电动机不仅保持了传统直流电动机良好的动、静态调速特性，且结构简单、运行可靠、易于控制。其应用从最初的军事工业，向航空航天、医疗、信息、家电以及工业自动化领域迅速发展。 在结构上，与有刷直流电动机不同，无刷直流电动机的定子绕组作为电枢，励磁绕组由永磁材料所取代。按照流入电枢绕组的电流波形的不同，直流无刷电动机可分为方波直流电动机（BLDCM）和正弦波直流电动机（PMSM），BLDCM用电子换相取代了原直流电动机的机械换相，由永磁材料做转子，省去了电刷；而PMSM则是用永磁材料取代同步电动机转子中的励磁绕组，省去了励磁绕组、滑环和电刷。在相同的条件下，驱动电路要获得方波比较容易，且控制简单，因而BLDCM的应用较PMSM要广泛的多。 无刷直流电动机一般由电子换相电路、转子位置检测电路和电动机本体三部分组成，电子换相电路一般由控制部分和驱动部分组成，而对转子位置的检测一般用位置传感器来完成。工作时，控制器根据位置传感器测得的电机转子位置有序的触发驱动电路中的各个功率管，进行有序换流，以驱动直流电动机。 由于位置传感器的使用有如下缺点： (1)增大电机尺寸； (2)传感器信号传输线太多，容易引起干扰；
直流伺服电机的模糊pid控制
基于模糊PID控制的直流电动机伺服 系统 课程：智能控制理论及其应用 姓名： 学号： 导师： 目录 第一章模糊PID控制简介....................................................................... 错误!未定义书签。 1.1传统PID ........................................................................................... 错误!未定义书签。 1.2模糊PID ........................................................................................... 错误!未定义书签。第二章直流伺服电机简介 ...................................................................... 错误!未定义书签。 2.1电动机调速控制原理 ...................................................................... 错误!未定义书签。 2.2三环控制原理 .................................................................................. 错误!未定义书签。 2.3电动机模型的建立 .......................................................................... 错误!未定义书签。第三章模糊控制器设计 .......................................................................... 错误!未定义书签。 3.1模糊算法.......................................................................................... 错误!未定义书签。 3.2输入/输出隶属度函数的设计......................................................... 错误!未定义书签。 3.3模糊规则选取 .................................................................................. 错误!未定义书签。第四章simulink仿真................................................................................ 错误!未定义书签。 4.1simulink中模糊PID控制图 ............................................................. 错误!未定义书签。 4.2模糊PID与传统PID仿真比较 ....................................................... 错误!未定义书签。第五章结论分析 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 5.1结论分析.......................................................................................... 错误!未定义书签。 5.2 仿真过程中遇到的问题 ................................................................. 错误!未定义书签。
无刷直流电机调速--C语言源程序
附录 1. C语言源程序： #include"stdio.h" #include"myapp.h" #include"ICETEK-VC5502-EDU.h" #include"scancode.h" #include"lcd.h" #define CTRSTATUS (*(unsigned int * )0x608000) //port8000 #define CTRLED (*(unsigned int * )0x608004) //port8004 #define MCTRKEY (*(unsigned int * )0x608005) //port8005 #define CTRCLKEY (*(unsigned int * )0x608006) //port8006 #define CTRMOTORBSPEED (*(unsigned int * )0x608003) void InitMcBSP(); void INTR_init( void ); void InitForMotorB( void ); void showparameters(); void LCDPutString(unsigned int * pData,int x,int y,unsigned int nCharNumber,unsigned color); void PIDControl(int rk,int yk); void PrintParameters(); //定时器分频参数 #define T100 99 // 100个时钟周期中断一次 #define T2Hz 20000 // 20000个时钟周期读取速度一次 //工作变量 usigned int uWork,uN,nCount,nCount1,nCount2,nCount3,nCount4; int nSSS,nJSSpeed,pwm1; int md,wc; unsigned int nScreenBuffer[30*128]; float a=0.6f,b=0.2f,c=0.1f,duk; int ek,ek1,ek2,tz;
开题报告--无刷直流电机的控制系统
合肥师范学院本科生毕业论文（设计）开题报告 （学生用表） 装 订 线
第l章主要叙述了无刷直流电机的发展趋势、无刷直流电机的控制技术、研究背景及意义。 第2章首先介绍了无刷直流电机的基本结构和工作原理，然后给出了常见的无刷直流电机的数学模型及其推导过程，在此基础上对无刷直流电机的稳态特性进行了详细分析。 第3章对本控制系统的总体结构和设计进行介绍。主要包括控制系统的整体方案，控制芯片，控制技术以及控制策略的选择。 第4章对控制系统的硬件电路进行设计，包括DSP最小系统、功率驱动电路、采样检测电路、保护电路等的设计，并对各个部分进行了详细的分析。 第5章以TI公司的CCS开发环境为开发工具，对整个控制系统的软件部分进行了设计。 第6章总结与展望，总结了本文的主要工作，展望了以后工作的研究方向。 五、可行性分析 此次研究是在指导老师的指导下搜集，查阅相关资料，确定能够通过应用DSP 芯片进行控制是最优方案，采用TI公司的TMS320F2812作为控制器。根据现在无刷直流电机的控制技术的发展水平和未来的发展趋势及可操作性进行分析，该课题能够顺利进行。 六、设计方案 6.1无刷直流电机的基本结构 无刷直流电机的设计思想来源于利用电子开关电路代替有刷直流电机的机械换向器。普通有刷直流电机由于电刷的换向作用，使得电枢磁场和主磁场的方向在电机运行的过程中始终保持相互垂直，这样能够产生最大的转矩，从而驱动电机不停地运转下去。无刷直流电机取消电刷实现了无机械接触换相，做成“倒装式直流电机"的结构，将电枢绕组和永磁磁钢分别放在定子和转子侧。无刷直流电机必须具有由控制电路、功率逆变桥和转子位置传感器共同组成的换相装置以实现电机速度和方向的控制[5]。因此，可以认为无刷直流电机是典型的机电一体化器件，其基本结构由电动机本体、驱动控制电路及转子位置传感器三部分组成，如图所示。 无刷直流电机的构成 6.2无刷直流电机的工作原理 普通直流电机的电枢在转子上，而定子产生固定不变的磁场。为了使直流电机旋转，需要通过换相器和电刷不断地改变电枢绕组中电流的方向，使两个磁场的方向始终保持相互垂直，从而产生恒定的转矩驱动电动机不断旋转[6]。 无刷直流电动机为了去掉电刷，将电枢放到定子上，而转子做成永磁体，这样的结构正好与普通直流电动机相反。然而即便是这样的改变仍然不够，因为直流电通入
无刷直流电动机调速系统设计说明
目录 1绪论 (1) 1.1 直流无刷电动机发展状况 (1) 1.2直流无刷电机控制技术的发展 (1) 2 直流无刷电动机的工作原理 (2) 2.1 直流无刷电动机的结构与原理 (2) 2.2三相绕组直流无刷电动机控制主回路的基本类型 (4) 2.3直流无刷电动机控制系统中的PWM控制器 (5) 3 直流无刷电动机控制系统的数学模型 (6) 3. 1直流无刷电动机的基本方程 (7) 3. 2直流无刷电动机控制系统的动态数学模型 (10) 4 硬件电路 (12) 4.1 主电路 (12) 4.2换相电路 (14) 5 软件部分设计 (17) 5. 1软件总体构成 (17) 5. 2主程序的设计 (17) 5. 3中断子程序的设计 (19) 结论 (21) 参考文献 (22) 致谢 .............................................................. 错误!未定义书签。
1绪论 1.1 直流无刷电动机发展状况 电动机作为机电能量转换装置，其应用围已经遍及国民经济的各个领域，电动机主要类型有同步电动机、异步电动机与直流电动机三种。直流电动机具有运行效率高和调速性能好等诸多优点，因此被广泛应用于各种调速系统中。但传统的直流电动机均采用机械电刷的方式进行换向，存在相对的机械摩擦，和由此带来的噪声、火花、无线电干扰以及寿命短等致命弱点。因此，早在1917年，Bulgier就提出了用整流管代替有刷直流电机的机械电刷，从而诞生了无刷直流电机(BLDCM: Brushless Direct Current Motor)的基本思想。 1955年，美国D·Harrison等人首次申请了用晶体管换向线路代替有刷直流电机机械电刷的专利，标志着无刷直流电机的诞生。1978年，原联邦德国MANNESMANN公司的Indramat分部在汉诺威贸易展览会上正式推出其MAC永磁无刷直流电机及其驱动系统，标志着永磁无刷直流电机真正进入了实用阶段。二十世纪80年代国际上对无刷电机开展了深入的研究，先后研制成方波和正弦波无刷直流电机，在10多年的时间里，无刷直流电机在国际上己得到较为充分的发展。现代电力电子器件工艺日臻成熟，出现了功率晶体管(GTR)、可关断晶闸管(GTO)、功率场效应晶体管(MOSFET)，特别是绝缘栅双极晶体管(IGBT ), MOS可控晶闸管(IGCT)的开发成功，使无刷直流电机功率驱动电路的可靠性和稳定性得到保障。直流无刷电动机的发展也使得传统的电机学科同当代许多新技术的发展密切相关。随着大功率半导体器件、电力电子技术、微电子技术、数字信号处理技术、现代控制理论的发展以及高性能永磁材料的不断出现，如今的无刷直流电机系统己经成为集特种电动机、功率驱动器、检测元件、控制软件与硬件于一体的典型的机电一体化产品，体现了当今工程科学领域的许多最新成果。 1.2直流无刷电机控制技术的发展 常规控制器(PID控制)尽管控制精度较高，但它需要建立描述动态系统的精确的数学模型，对于未知动态变化的系统要建立精确的数学模型是比较困难的。比如干扰、参数漂移和噪声等不可能在很高的精度下进行模型化。
直流电动机调速系统模糊控制仿真
云南大学学报(自然科学版),2005,27(5A):299~303CN 53-1045/N I SSN 0258-7971 Jour nal of Yunnan Univer sity X 直流电动机调速系统模糊控制仿真 李媛媛,赵俊杰 (上海工程技术大学电子电气工程学院,上海 200065) 摘要:分别采用模糊控制和模糊-PI D 控制对直流电动机调速系统进行设计.软件平台采用MATLAB/Simulinik 仿真模块及模糊控制工具箱,通过对输出波形的比较,可以明显地看出模糊-P ID 控制在进行直流电动机调速时优于简单模糊控制和传统PI D 控制方法. 关键词:直流电动机;模糊-PID 控制;仿真 中图分类号:TP 273 文献标识码:A 文章编号:0258-7971(2005)5A-0299-05 近年来,针对模糊控制的研究非常活跃.由于其最大的特点是不需要对象的数学模型,并且能适用于非线性、时变的复杂对象以及多变量系统,而且它在控制过程中能采用多个评价指标,控制原则的改变也比较容易,因而模糊控制在许多领域都能发挥其特长. 本文针对直流电机调速系统的非线性和结构参数易变化等特点,设计了模糊控制器,建立了转速环为模糊控制器的双闭环调速系统.将MAT 2LAB 的Fuzzy Toolbox 中的模糊推理系统工具箱与Simulink 有机地结合起来,充分利用它们各自的优势,方便地实现了模糊控制系统(FCS)的计算机仿真.同时还采用模糊PID 控制策略进行直流电机的调速系统设计,它克服了简单模糊控制和传 统PID 控制的一些缺点,从而得出模糊PID 对系统进行控制优于一般模糊控制器控制方法. 2 S imulink 下直流调速系统仿真模型的实现 直流电动机的动态结构图如图1所示.本文以某晶闸管供电的双闭环直流调速系统为被控对象,整流装置采用三相桥式电路,基本数据如下: 直流电动:220V,136A,1460r/min,C e =0.132V #min/r;晶闸管装置放大系数:K s =40; 电枢回路总电阻:R =0.58;时间常数:T l =0.03s,T m =0.18s;电流反馈系数:B =0.05V/A; 转速反馈系数:A =0.007V #min/r;三相桥式电路的平均失控时间:T s =0.0017 s. 图1 双闭环调速系统的动态结构图 F ig.1The dynamic str ucture of speed-controlling system 收稿日期:2005-07-29 基金项目:上海工程技术大学校青年基金资助项目(E542(2005Q05)). 作者简介:李媛媛(1979- ),女,硕士,助教,主要从事汽车电子及其自动化方面的研究.
直流无刷电机的模糊PI速度控制
微型调速气泵的模糊PI速度控制 摘要：本文探究配置直流无刷电机的可调速微型气泵的一种控制模式，在分析微型气泵电机数学模型的基础上，将模糊控制与传统的PID控制相结合，设计了模糊PI微型气泵无刷电机的速度控制器，并应用于调速伺服系统。通过对应用最广的“气海”品牌微型调速气泵VLK5005等多种型号的仿真实验表明，用模糊PI控制器代替普通的PI控制器，可以使调速气泵BLDC的整体性能得到显著改善，是高性能调速气泵BLDC调速系统开发的一个重要方向。 关键词：模糊PI控制，微型调速气泵，直流无刷电机，智能控制 引言 随着电力电子技术、微电子技术、控制理论以及永磁材料的快速发展，配置无刷直流电机(BLDC)的微型气泵（调速气泵）得以迅速推广，目前国内著名的气海品牌已经占据非常大的市场份额。当微型气泵BLDC调速系统用于要求调速性能、控制精度较高的场合时(如机器人、航天航空、精密电子仪器设备等)，调速气泵BLDC的快速性、稳定性以及鲁棒性是衡量其性能优劣的
重要指标。而微型调速气泵BLDC是一个多变量、强耦合、非线性、时变的复杂系统，当系统负载或参数发生变化时，传统的PI控制将难以达到设计的预期效果。因此在这类高度非线性的系统中，采用智能控制方法则是极有前景的，它具有提高系统快速性、稳定性和鲁棒性的潜力。模糊控制是智能控制中最常用的方法之一，它不依赖于控制系统的数学模型。对系统参数的变化不敏感。具有快速性及鲁棒性强的特点，因此很适合微型调速气泵BLDC控制系统的要求。 本文采用基于模糊PI控制器的速度控制方法，对无刷直流微型调速气泵进行速度控制。它能发挥模糊控制鲁棒性能强、动态响应好、上升时间快、超调小的特点，又具有PI控制器的动态跟踪品质和稳态精度。对其进行仿真结果表明，该方法能取得良好的控制效果。 1、模糊控制器在微型调速气泵BLDC调速系统中的应用 常见的微型气泵BLDC控制系统采用双闭环控制，即速度环、电流环控制。传统上采用PI控制，结构简单、可靠、稳定，但它难以克服负载、模型参数等发生大范围变化时以及非线性因素的影响。因而无法满足高性能、高精度场合的要求。而自适应PI控制器则结构复杂、计算量大、实时性差，在快速运动控制中受到一定的限制。将模糊控制器直接用于微型调速气泵BLDC 速度控制，则可以充分发挥模糊控制器适应于非线性时变系统、滞后系统的优点。取得好的控制效果和强的鲁棒性，且因不需建
直流电动机调速系统模糊控制的仿真
直流电动机调速系统模糊控制的仿真 摘要针对直流电动机调速系统的非线性和结构参数易变化等特点，本文设计了模糊控制器，建立了转速环为模糊控制的双闭环调速系统。为了验证模糊控制器的控制效果，本文对直流电动机的参数变化、负载突变等不同情况进行了仿真研究，并将仿真结果与常规PID 控制进行比较。结果表明，模糊控制器在电机参数变化或负载突变时具有较好的控制性能。关键词直流电动机控制器仿真 1引言 直流电动机具有良好的起、制动性能，在电力拖动自动控制系统，如轧钢机及其辅助机械、矿井卷杨机等领域中得到了广泛应用。然而传统直流电动机双闭环调速系统大多采用结构简单、性能稳定的常规PID控制技术，由于在实际的传动系统中，电机本身的参数和拖动负载的参数(如转动惯量)并不如模型那样一成不变，在某些应用场合会随工况而变化；同时，电机本身是一个非线性的被控对象，许多拖动负载含有弹性或间隙等非线性因素。因此被控制对象的参数变化与非线性特性，使得线性的常参数的PID调节器常常顾此失彼，不能使系统在各种工况下都能保持设计时的性能指标，往往使得控制系统的鲁棒性差，特别是对于模型参数大范围变化且具有较强非线性环节的系统，常规PID调节器难以满足高精度、快响应的控制要求，常常不能有效克服负载、模型参数的大范围变化以及非线性因素的影响［1］。 模糊控制是一种典型的智能控制方法，广泛地应用于自然科学和社会科学的许多领域［1］，其最大的特点是将专家的经验和知识表示为语言控制规则，并用这些控制规则去控制系统，这样它可以不依赖于被控制对象的精确数学模型，能够克服非线性因素的影响，对被控制对象的参数具有较强的鲁棒性。
为了验证模糊控制器具有对被控制对象参数变化适应能力强的特点，本文以实际的直流电动机双闭环调速系统为例，设计了相应的模糊控制器，建立了直流电动机双闭环调速系统模糊控制的仿真模型，仿真结果表明，模糊控制器在负载突变或电机参数变化时具有较好的控制性能，充分体现了其适应于非线性时变、滞后 系统的控制以及鲁棒性强的特点。 2双闭环调速系统的模糊控制 2.1调速系统的模糊控制模型 根据经典的直流电动机双闭环调节系统的结构，考虑到外环转速环是决定控制系统的根本因素，而内环电流环主要起改变电机运行特性以利于外环控制的作用，本文在建立直流电动机双闭环调速系统的模糊控制模型中，转速环采用模糊控制器，而内环仍然采用传统的PI调节器。考虑实际电动机的运行，在电流环PI 调节器的设计中积分作用项加上了内限幅环节，而电流调节器的输出则加上了外限幅环节(在仿真中内限幅值取±50，外限幅值取±500)。在仿真软件MATLAB/S IMULINK环境下建立常规PI电流调节器模型如图1所示。整个调速系统的模糊 控制模型如图2所示。
无刷直流电机控制系统的设计
1引言无刷直流电机最本质的特征是没有机械换向器和电刷所构成的机械接触式换向机构。现在，无刷直流电机定义有俩种：一种是方波/梯形波直流电机才可以被称为无刷直流电机，而正弦波直流电机则被认为是永磁同步电机。另一种是方波/梯形波直流电机和正弦波直流电机都是无刷直流电机。国际电器制造业协会在1987年将无刷直流电机定义为“一种转子为永磁体，带转子位置信号，通过电子换相控制的自同步旋转电机”，其换相电路可以是独立的或集成于电机本体上的。本次设计采用第一种定义，把具有方波/梯形波无刷直流电机称为无刷直流电机。从20世纪90年代开始，由于人们生活水平的不断提高和现代化生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备都向着高效率化、小型化及高智能化发展，电机作为设备的重要组成部分，必须具有精度高、速度快、效率高等优点，因此无刷直流电机的应用也发展迅速[1]。 1.1 无刷直流电机的发展概况 无刷直流电动机是由有刷直流电动机的基础上发展过来的。 19世纪40年代，第一台直流电动机研制成功，经过70多年不断的发展，直流电机进入成熟阶段，并且运用广泛。 1955年，美国的D.Harrison申请了用晶体管换相线路代替有刷直流电动机的机械电刷的专利，形成了现代无刷直流电动机的雏形。 在20世纪60年代初，霍尔元件等位置传感器和电子换向线路的发现，标志着真正的无刷直流电机的出现。 20世纪70年代初，德国人Blaschke提出矢量控制理论，无刷直流电机的性能控制水平得到进一步的提高，极大地推动了电机在高性能领域的应用。 1987年，在北京举办的德国金属加工设备展览会上，西门子和博世两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器，引起了我国有关学者的注意，自此我国开始了研制和开发电机控制系统和驱动的热潮。目前，我国无刷直流电机的系列产品越来越多，形成了生产规模。 无刷直流电动机的发展主要取决于电子电力技术的发展，无刷直流电机发展的初期，由于大功率开关器件的发展处于初级阶段，性能差，价格贵，而且受永磁材料和驱动控制技术的约束，这让无刷直流电动机问世以后的很长一段时间内，都停
无刷直流电机速度的模糊控制方法
无刷直流电机速度的模糊控制方法 一、引言 随着电力电子技术、微电子技术、控制理论以及永磁材料的快速发展，无刷直流电机（BLDG）得以迅速推广。当BLDC调速系统用于要求调速性能、控制精度较高的场合时（如机器人、航天航空、精密电子、仪器设备等地方），BLDC的快速性、稳定性以及鲁棒性是衡量其性能优劣的重要指标。 传统的BLDC调速系统常采用PI控制，它算法简单，参数调整方便，有一定的控制精度。但PI控制本质是一种线性控制，需要控制系统的精确数学模型，而BLDC 是一个多变量、强藕合、非线性、时变的复杂系统，当系统负载或参数发生变化时，PI控制将难以达到设计的预期效果。 在BLDC这类高度非线性的系统中，采用智能控制方法则是极有前景的，它具有提高系统快速性、稳定性和鲁棒性的潜力。模糊控制是智能控制中最常用的方法之一，它不依赖于控制系统的数学模型，对系统参数的变化不敏感，具有快速性及鲁棒性强的特点，因此很适合BLDC控制系统的要求。 目前，BLDC速度的模糊控制已得到较多研究，各种模糊控制策略的应用散见于各类BLDC文献，而应用较多的模糊控制策略主要有：基于简单模糊控制器的速度控制方法，基于模糊-PI复合控制器的速度控制方法，基于模糊PID（PI）控制器的速度控制方法，基于自适应、自组织、自学习模糊控制器的速度控制方法，以及基于集成及智能模糊控制器的速度控制方法。 本文简单介绍了模糊控制的基本原理，并在广泛参考国内外BLDC速度控制文献的基础上，对在BLDC速度控制中常用的各种模糊控制方法、策略及具体应用，进行了详细归纳和总结。可以看出，用模糊控制器或其混合控制器代替普通的PI控制器，可以使BLDC的整体性能得到显著改善，是高性能BLDG调速系统开发的一个重要方向。 二、模糊控制基本原理
直流无刷电机转速控制
一、 直流无刷电机转速控制 1. 模拟PID 控制 1.1 模拟PID 控制原理 在模拟控制系统中，最常用的控制器就是模拟PID 控制器。以下图所示直流电机 控制系统为例，说明PID 控制器控制电机转速的原理。图中)(0t n 为转速设定值，)(t n 为转速反馈值，)()()(0t n t n t e -=为偏差信号，偏差信号通过PID 控制器后产生控制作用作用于直流电机从而控制电机转速到设定值。 常见的模拟PID 控制系统如下图所示。PID 控制器由比例、积分、微分的线性组合构成。控制规律如下： ]) ()(1)([)(0?++=t d i p dt t de T d e T t e K t u ττ * 其中： p K ——控制器的比例系数 i T ——控制器的积分系数 d T ——控制器的微分系数 1) 比例部分 比例部分的数学表达式：)(t e K p 。 比例部分的作用是对偏差信号做出快速反应，一旦控制器检测到偏差，比例部分就 能迅速产生控制作用，且偏差越大，控制作用越强。但仅存在比例控制的系统存在稳态偏差。比例系数越大，响应越快，过渡越快，稳态偏差也越小，但系统也越不稳定，因此比例系数必须选择恰当。 2) 积分部分 积分部分的数学表达式： ?t i p d e T K 0 )(ττ。
从积分部分表达式可以看出，只要系统输出与设定值存在偏差，积分作用就会不断增加，知道偏差为零，因此积分部分可以消除稳态偏差。但积分作用会降低系统的响应速度，增加系统的超调量。积分常数越小，积分作用越强，过渡过程容易产生震荡，但回复时间减小；积分常数越大，积分作用越弱，过渡过程不产生震荡，但回复时间增长。因此应根据具体情况选取积分常数。 3) 微分部分 微分部分的数学表达式： dt t de T K d p ) (。 微分作用能阻值偏差的变化。它根据偏差的变化趋势进行控制。偏差变化越快，微分作用越强，能在偏差变化之前就行控制。微分作用的引入有助于减小超调量，克服振荡；但微分作用对噪声很敏感，导致系统的错误响应，使系统不稳定。 为实现PID 控制器的软件实现，将式*进行适当离散化，即离散PID 。 2. 数字PID 控制 2.1 位置式PID 算法 离散化处理的方法是，以T 为采样周期，对模拟信号进行采样，以k 为采样序列号，进行以下近似： T e e dt t de e T d e kT t k k k j j t 1 )()(-=-≈≈≈∑?ττ 将上式带入式*，得到如下式所示的位置式离散PID 控制规律。 ][1 T e e T e T T e K u k k d k j j i k p k -=-++ =∑ ** 由于位置式PID 要对t 时刻之前的所有输出进行记录，工作量大，对计算机硬件要求高。增量式PID 可避免这些。 2.2 增量式PID 算法 由式**得到 ][2 11 11T e e T e T T e K u k k d k j j i k p k ---=---++ =∑ 将式**与上式相减，得到增量式PID 控制规律如下 211)21()1(---++-++ =-=?k d p k d p k d i p k k k e T T K e T T K e T T T T K u u u *** 一旦得出控制作用的增量，就可递推得出当前控制作用的输出。 2.3 控制器参数整定 1) 离线整定法 步骤 1：将控制器从“自动”模式切换至“手动”模式（此时控制器输出完全由人工控制），人为以阶跃方式增大或减少控制器输出，并记录控制器相关的输入输出动态响应数据。 步骤 2：由阶跃响应数据估计特性参数 K , T ,τ。
无刷永磁直流电机调速系统
毕业设计论文 题目永磁无刷直流电机调速系统设计 （院）系电气与信息工程系 专业电气工程及其自动化班级 0001 学号 0001120121 学生姓名万志雄 导师姓名谢卫才 完成日期 2004-6-15
湖南工程学院 毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：无刷永磁直流电机调速系统 姓名万志雄系别电气与信息工程系专业电气工程及其自动化班级0001 学号 指导老师谢卫才教研室主任 一、基本任务及要求： 阐述无刷直流电机的发展过程，基本原理和结构。从无刷永磁直流电动机的基本原理和调速原理出发，设计出一个无刷永磁直流电机和系统。 二、进度安排及完成时间： 2月16日明确设计任务书和具体安排 2月20日下午设计任务书抽查 2月16日-3月6日查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告 3月6日抽查文献综述、开题报告撰写情况 3月7日-3月21日毕业实习、撰写实习报告 3月22日-5月29日毕业设计 4月底毕业设计中期检查 5月30日-6月15日撰写毕业设计说明书（论文） 6月16日毕业设计说明书抽查（论文） 6月16日-6月20日修改、装订毕业设计说明书、指导教师评阅 6月18日-6月26日毕业设计答辩（公开答辩、分组答辩）
前言 永磁无刷直流电动机由于没有换向火花，没有无线电干扰，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，又具有直流电动机的运行效率高，无励磁损耗以及调速性能好等诸多特点，因此被广泛用于国民经济的各个领域，并且日益普及。所以,对于永磁无刷直流电动机的研究将是具有非常重要的意义.本文针对永磁无刷直流电动机所具有的各种优点 本课题对永磁无刷直流电动机的研究基于以下几个方面:无刷直流电机本体的研究, 气隙磁场和电磁转矩的研究, 电磁转矩的研究, 电气损耗的研究, 系统仿真的研究, 换向逻辑的问题的研究, 位置传感器的设计的研究. 但是，由于许多原因，无刷永磁直流电机还存在缺陷，并没有完全适应国民经济的发展，且电机的需求量在随着国民经济的迅猛增长而不断增大。由此可以看出，研究新型无刷直流电机是当务之急。 本课题主要从无刷永磁直流电动机的基本原理出发，阐述无刷永磁直流电动机的基本结构、控制和具体的应用,并且设计一台无刷永磁直流电动机。 本课题主要解决以下几个方面的问题:永磁无刷直流电动机的结构原理,电磁设计和具体应用.