基于模型的无刷直流电动机模糊调速控制仿真与实现

论文摘要

无刷直流电机利用电子换相代替机械换相,克服了传统直流电机由于电刷摩擦而产生的一系列问题,并且具有调速性能好、体积小、效率高等优点,因而广泛应用于国民经济生产的各个领域以及人们的日常生活中。本课题是在无刷直流电动机数学模型的基础上,在Matlab里建立模糊控制的仿真模型,利用模糊控制算法实现对电机的调速控制,避免了对模糊控制参数的盲目调整,给出了几种典型的速度曲线跟踪结果,验证了模糊控制规则表建立的合理性,并根据仿真调出的参数进行了实验验证,效果良好,同时对电机的制动方式也进行了研究。本文的研究内容主要包括以下几个方面:(1)分别采用霍尔信号和反电动势信号换相的方法,实现无刷直流电动机的开环控制。(2)通过对电动机制动方式的研究,采用再生制动的方法实现无刷直流电动机快速制动。(3)在无刷直流电动机数学模型的基础上,建立了模糊控制仿真模型,采用模糊控制算法,实现无刷直流电动机的调速控制,以及给定速度曲线的跟踪,并分析了在母线电压波动较大时加入补偿占空比的方法。本文的系统仿真与实验结果验证了以上方法能达到较好的控制效果,本文的设计对风机、绕线机、振捣棒的速度控制具有一定的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 课题研究的目的及意义
• 1.2 国内外研究发展现状
• 1.2.1 无刷直流电动机的发展现状
• 1.2.2 模糊控制发展现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 位置传感器控制和无位置传感器控制研究
• 2.1 引言
• 2.2 无刷直流电动机的基本工作原理
• 2.2.1 无刷直流电动机的基本结构
• 2.2.2 三相星形联接全桥驱动方式
• 2.2.3 二二导通方式
• 2.3 转子位置检测方法研究
• 2.3.1 有位置传感器检测方法
• 2.3.2 无位置传感器检测方法
• 2.4 带霍尔传感器速度开环控制
• 2.4.1 霍尔位置传感器检测法
• 2.4.2 利用霍尔信号进行控制的实现
• 2.5 无位置传感器速度开环控制
• 2.5.1 无转子位置传感器检测法
• 2.5.2 利用反电动势信号进行控制的实现
• 2.6 本章小结
• 第3章 制动方法研究及保护电路设计
• 3.1 引言
• 3.2 制动方式分析
• 3.2.1 制动方式
• 3.2.2 四象限运行控制方式
• 3.2.3 反接制动
• 3.2.4 低速回馈制动
• 3.2.5 实验结果分析
• 3.3 保护电路设计
• 3.3.1 过流保护电路
• 3.3.2 过压保护电路
• 3.3.3 过压能量释放电路
• 3.4 本章小结
• 第4章 调速系统的模糊控制器设计
• 4.1 引言
• 4.2 模糊控制器设计的方法研究
• 4.2.1 模糊控制器的结构选择
• 4.2.2 模糊控制器的模糊化方法研究
• 4.2.3 模糊控制规则及模糊推理决策
• 4.2.4 模糊控制器的解模糊化方法
• 4.3 调速系统的模糊控制器设计
• 4.3.1 模糊控制器结构设计
• 4.3.2 模糊化方法
• 4.3.3 模糊控制规则的确定
• 4.3.4 高度法解模糊
• 4.4 无刷直流电动机控制系统设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统仿真与实验结果分析
• 5.1 引言
• 5.2 基于模型的模糊控制系统仿真
• 5.2.1 使用图形界面工具建立模糊推理系统
• 5.2.2 模糊控制仿真模型
• 5.3 实验结果分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢