无刷直流电机驱动控制系统的研制

无刷直流电动机是现代工业设备中重要的运动部件，保留了有刷直

流电动机宽阔而平滑的优良调速性能，同时又克服了有刷直流电动机机

械换向带来的一系列的缺点，在各个领域中得到广泛应用。

本论文阐述了无刷直流电动机的系统构成和工作原理，分析了无刷

直流电动机的数学模型、等效电路、传递函数以及调速原理。采用转速

电流双闭环控制与H PWM．L ON的脉宽调制方法驱动控制无刷直流电

机，并在MATLAB／Simulink平台上进行了计算机仿真。仿真结果表明，

控制系统有较好的动静态特性。论文还分析了经典PID控制和模糊控制

各自的优缺点，并介绍了结合二者优点的模糊自适应PID控制的优点。

在MATLAB／Simulink平台进行了基于模糊自适应PID控制器的无刷直

流电机控制系统的计算机建模仿真。与采用经典PID控制器的控制系统

相比，采用模糊自适应PID控制器的控制系统的动静态特性都得到改善。

本论文设计了无刷直流电机控制系统的硬件，包括控制单元、功率

变换单元，并进行了电磁兼容性设计。控制单元以TI的TMS320F2812

DSP控制器为核心，设计了位置传感器接口电路、人机界面电路、电平

转换电路、电流采样电路以及采样调理电路等。功率变换单元以三菱的

IPM PS21 563．P为核心，设计了整流电路、逆变电路、能耗制动电路以

及多项保护电路。设计了基于TMS320F281 2 DSP控制器的速度电流双

闭环电机驱动控制程序、位置检测程序、电流采样程序、人机界面程序

以及各项安全保护程序等。

在对硬件部分和软件部分进行调试后，对控制系统进行了实验，通

过实验波形，检验了控制系统的工作性能。本文最后对整个系统的设计

进行了总结，并对本系统存在的问题和后续的研究工作提出了自己的看

法看法。

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