无刷直流电机以体积小、重量轻、效率高、调速性能好、无换向火花及无励磁损耗等诸多优点被大量应用于家电、交通、医疗器械、数控机床及机器人等领域，现代工业的快速发展对无刷直流电机控制系统的性能要求也越来越高。可以预见，随着永磁材料和电力电子器件价格进一步的降低，无刷直流电机驱动理论的研究不断深入，无刷直流电机的应用前景将更加广泛。 本文通过阅读大量文献资料，介绍了无刷直流电机的发展现状、研究动态及工作原理等。在控制策略上，采用了基于智能控制思想的模糊控制，其特点是不依赖于对象模型，利用制定的控制规则进行了模糊推理从而获得合适的控制量。运用Matlab/Simulink对控制系统进行了建模和仿真，其中速度环采用模糊PI调节，电流环采用传统的PI调节，为后面的实验提供了理论分析的基础。 结合无刷直流电机的结构，利用电机内部的霍尔元件检测转子位置。根据模糊控制器的设计方法，给出了模糊控制查询表。采用TI公司的数字信号处理器TMS320F2812作为主控芯片，在硬件上设计了整流电路、逆变电路、驱动电路、调理及保护电路等；在DSP软件开发环境CCS下，采用C语言和汇编语言进行了混合编程，实现了转子位置信号的读取、PWM波的产生、AD采样、速度模糊PI调节及电流调节等功能。 通过对整个控制系统的软硬件联合调试，进行了相关实验。相对传统的控制系统，采用模糊PI控制的系统具有响应速度快、超调量小、稳定性好等优点。实验结果表明了无刷直流电机模糊控制系统设计的正确性。最后对整个设计进行了总结，对后续的工作给出了自己的见解。
上传时间： 2013-04-24
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永磁同步电机是同步电机的一个重要类型，其转子一般采用稀土永磁材料做激磁磁极，与传统同步电机相比，体积和重量大为减小，而且结构简单，运行可靠，维护更方便。现代电气传动控制的发展趋势之一是开发新的交流调速与伺服系统。无论在矢量控制还是标量控制中，转速与位置的闭环控制都需要在电机轴上安装一个速度传感器，但是由于速度传感器的引进不仅增加了成本，降低了系统可靠性，还存在安装问题，效果并不十分理想。因此高性能无速度传感器控制成为近年来电机研究的热点。 本文在系统介绍卡尔曼滤波器的基础上，将其引入到永磁同步电机无速度传感器状态观测中。由于永磁同步电机是一个强耦合的多阶非线性系统，本文采用了工程实际中普遍采用的泰勒展开式截断的方法，对电机方程线性化处理，将卡尔曼滤波算法推广至非线性系统，并加入了反映电机系统模型误差和环境干扰的系统噪声和测量噪声模型，形成扩展卡尔曼滤波算法。扩展卡尔曼滤波器将电机转子位置与转速作为系统状态变量进行实时估算，并将所得信息反馈到永磁同步电机控制系统中。通过仿真，与电机实际运行状态进行比较，证明了扩展卡尔曼滤波具有良好的动态跟踪能力和抗噪声能力。 针对扩展卡尔曼滤波算法在无速度传感器控制中存在的不足，本文给出了降阶线性卡尔曼滤波算法。降阶线性卡尔曼滤波算法重新选择了系统状态变量，建立新的完全线性化的系统方程，并且卡尔曼滤波算法中的系统协方差矩阵成为时不变序列，因此可以直接应用线性卡尔曼滤波算法。仿真结果证明，与扩展卡尔曼滤波算法相比，新的算法更加简单，减轻了繁重的参数调节任务，易于数字化实现，不仅具备扩展卡尔曼滤波算法的优势，而且在某些性能方面超越了扩展卡尔曼滤波算法。 通过分析得知，由于将系统模型不确定性与测量噪声体现在系统方程中，因此卡尔曼滤波算法在状态估算方面具有良好的性能。本文以降阶线性卡尔曼滤波 算法为理论基础，以永磁同步电机为对象，以数字信号处理器（DSP）为核心，设计了电机状态观测系统的设计方案。整个方案在不增加成本的基础上，充分利用数字信号处理器（DSP）丰富的资源和强大的运算能力，通过检测电机相电流，实时估算出电机转子位置与转速。本系统可以代替传统速度传感器，为电机控制系统提供转子位置和转速反馈信息。本文的下一步主要工作便是将此系统付诸实践，应用于实际工程中，对卡尔曼滤波算法在永磁同步电机无速度传感器控制方面的性能进行进一步研究。关键词：永磁同步电机；无速度传感器；卡尔曼滤波
上传时间： 2013-04-24
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永磁同步电机(PMSM)因其无需励磁电流、运行效率和功率密度高,在交流调速系统中被广泛的应用,但PMSM高性能的矢量控制需要精确的转子位置和速度信号来实现磁场定向。在传统控制中,一般采用机械式传感器来检测转子位置和转速,但是机械式传感器存在诸如成本高、可靠性低、不易维护等问题,使得无速度/位置传感器控制技术成为永磁同步电机控制中的热点问题。虽然目前已有较多的研究成果,但是所采用的方法大多是基于电机基波方程的分析,一般不适用于低速甚至零速,并且对电机参数较为敏感,鲁棒性差。本文正是为了解决这个问题,而采用高频信号注入法实现转子位置估算,这种方法适合于低速甚至零速,对电机参数的变化不敏感,鲁棒性强。主要做了如下的工作： 首先详细介绍了永磁同步电机三种基本结构,在建立了旋转坐标系下永磁同步电机数学模型的基础上叙述了其矢量控制原理,分析了各种现有的永磁同步电机无速度/位置传感器控制策略；其次在永磁同步电机矢量控制的基础上详细讨论了旋转高频电压信号注入法与脉振高频电压信号注入法提取转子位置的基本原理,并在此基础上利用MATLAB/SIMULINK仿真工具建立了整个永磁同步电机无速度/位置传感器矢量控制系统的模型,进行了仿真研究,仿真结果验证了控制算法的正确性。最后利用TI公司推出的数字信号处理器DSP芯片TMS320F2812,实现了基于脉振高频信号注入法的永磁同步电机无速度/位置传感器的实验运行,实验结果验证了这种方法适合于低速运行,对电机参数的变化不敏感,鲁棒性强。
上传时间： 2013-06-06
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无刷直流电机具有输出转矩大、调速性能好、运行可靠等一系列优点，具有广泛的应用前景，其传统的理论分析及设计方法已经比较成熟。它的进一步推广和应用，在很大程度上有赖于对其控制策略的研究。本文主要研究了无刷直流电机的速度控制问题。 无刷直流电机是一种多变量和非线性的控制系统，传统的控制方法很难满足对它的精确控制。近代模糊控制理论在无刷直流电机的控制中得到了广泛的应用，提高了控制系统的性能。但是，在模糊控制器控制规则优化和参数在线调整方面还存在着许多不足。针对这些问题，本文提出了一种使用遗传算法优化的模糊控制器，并且应用到无刷直流电机的控制中。系统采用双闭环控制，内环采用电流负反馈对电机转矩进行调节；外环应用模糊控制器进行速度控制，通过遗传算法离线优化模糊控制规则和在线调节模糊控制器的参数以提高系统的动态性能。同时本文使用Matlab和电机仿真软件VisSim对无刷直流电机的速度控制进行了软件仿真。 数字信号处理器(DSP)是一种高速的信号处理芯片，近几年在电机控制领域得到了广泛的应用。本文以TI公司的TMS320LF2407控制器为基础，介绍了DSP在无刷直流电机控制中常用的应用技术。同时为了降低系统开发设计的复杂性，提高控制系统的可靠性以及软件开发的快速性，本文将嵌入式操作系统移植到DSP中，并在该操作平台上开发出高效的控制算法。 实验结果表明，通过遗传算法优化的模糊控制器对无刷直流电机模型的不确定性和负载变化具有较强的适应性和鲁棒性，而且控制系统具有较好的动态性能。
上传时间： 2013-06-12
上传用户：h886166
感应电机具有可靠性好、结构简单、耐腐蚀、效率好、结构紧凑、价格低廉和体积小等优点，成为工业伺服控制的主要传动装置然而，感应电机又是一个多变量、强耦合的非线性系统，磁链和转矩的非线性耦合及参数时变，使得感应电机的控制十分复杂，特别是在实际电机控制系统中，还需要考虑硬件和周围环境等多种因素的干扰，致使实现高性能的感应电机控制系统更加困难 本文研究感应电机的高性能控制策略，综述了感应电机高性能控制策略的发展历程和感应电机模糊控制的发展现状，分析了实际电机控制系统控制器选型中各个嵌入式微处理器的基本性能和优缺点在给出三相坐标系和二相坐标系中的感应电机数学模型之后，从理论上阐述了模糊控制和矢量控制的基本原理，针对传统的PI控制器参数整定繁琐，系统鲁棒性差的缺点，论文将模糊控制技术应用于感应电机的变频调速，采用CRI推理法，设计了一种参数自整定模糊PI矢量控制器，利用Matlab对基于模糊PI控制的感应电机控制系统进行了仿真，并对采用两种控制器实现的感应电机调速控制系统进行了比较、分析仿真结果表明模糊控制的控制性能优于常规的PI调节器 论文对基于ARM的感应电机数字控制技术进行了系统研究，阐述了采用LPC2214ARM微处理器构成数字感应电机变频调速系统的方法，给出了一种高性能感应电机的数字实现方案，详细介绍了系统硬件结构的组成及软件模块的功能，并给出了主要算法的参考代码，为实际电机控制器的选型和开发提供了一个新的思路
上传时间： 2013-08-03
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随着经济的发展，科学技术的进步，永磁电机的研发和控制技术都有了快速的发展。永磁电机的发展也带来了永磁电机控制器的发展，电机控制器已经由传统的模拟元件控制器，逐渐转向数模混合控制器、全数字控制器。基于现场可编程...
上传时间： 2013-06-20
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本文档描述了基于飞思卡尔电机控制专用的数字信号控制器MC56F8274S的三相交流感应电机矢量控制方案。三相交流感应电机因为其结构简单、工艺成熟、造价低廉、无电刷、维护简单、鲁棒性强等优点，被广泛应用于工业控制中。如水泵、风机、压缩机、制冷系统中。为了实现三相交流感应电机的调速，需要对电机提供电压幅值和频率可变的交流电，一般使用由数控开关逆变器构成的三相变频器。电机的控制算法大体分为两类，一类是标量控制，如被广泛应用的VF恒压频比控制。另一类被称为矢量控制或磁场定向控制（FOC），相对于标量控制，矢量控制全面提升了电机驱动性能，比如矢量控制实现了转矩和磁链的解耦控制、全转矩控制、效率更高且提高了系统的动态性能。基于飞思卡尔电机控制专用的数字信号控制器MC56F82748的三相交流感应电机矢量控制是一个面对客户和工业应用的设计方案。低成本和高可靠性是两个关键的考量指标。为了减小系统成本，我们采用了单电阻电流采样方案。为了减少系统对参数的依赖，我们使用了闭环的磁链估算方案，提升了系统稳定性和鲁棒性。本文档介绍了基本的电机控制理论，系统的设计理念，硬件设计、软件设计，包括FreeMASTER可视化软件工具。
上传时间： 2022-06-24
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摘要：现代电机控制的发展在提高性能、降低损耗、减少成本和其它不断出现的新的技术指标及特殊应用上的要求越来越高，因此有许多新的复杂的控制算法产生，交流电机有许多直流电机所没有的优点，但是寸于交流电机的控制相对直流电机更为困难，而DSP的应用使得交流电机控制系统无论是在结构复杂程度、成本和效率上都有很大改观。本文结合了交流感应电机的速度控制中较为有效的控制方法即磁场导向控制（FOC）理论和T1公司的DSP控制器TMS320LF2407介绍了DSP在电机闭环控制中的应用。关键词：电机控制磁场定向理论DSP矢量控制1引言交流感应电机因为其很多优点如结构牢固，运行稳健可靠，成本低廉和高效率等而被广泛使用，但是交流电机的可控制性不如直流电机，而在很多应用中有如精确定位、转距控制、速度控制等要求。为了实现这些功能和提高控制精度，需要采用闭环控制系统和采用较为复杂、有效的控制算法，这些复杂的控制方法中包含了大量的数据运算及系统的适时性要求，对微处理器运算能力和速度要求更高。传统方法在成本和性能上已经很难满足人们的要求。随着电子技术的发展，数字信号处理器的（DSP）应用解决了处理器的运算能力和速度问题。一些电机控制专用DSP如TI的TMS320LF2407，其中集成了电机控制的许多必要的外围器件，如模数转换器、脉宽调制发生器和一些专用逻辑电路，给开发更高性能价格比的控制系统带来极大方便。
标签： dsp foc控制算法 交流电机调速控制系统
上传时间： 2022-06-26
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设计者根据对环境的需求，希望能不断开拓高级电机控制技术，用以制造节能空调、洗衣机和其他家用电器产品。到目前为止，较为完善的电机控制解决方案通常仅用作专门用途。然而，新一代数字信号控制器（Digital Signal Controller，DSC）的出现使得性价比高的高级电机控制算法最终成为现实。例如，空调需要能够对温度作出快速响应以迅速改变电机的转速。因此，我们需要高级电机控制算法，以制造出更加节能的静音设备。在这种情况下，磁场定向控制（Field Oriented Control，FOC）脱顾而出，成为满足这些环境需求的主要方法。本应用笔记讨论了使用Microchip dsPIC0DSC系列对永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motors，PMSM）进行无传感器FOC的算法。为什么使用FOC算法？BLDC电机的传统控制方法是以一个六步的控制过程来驱动定子，而这种控制过程会使生成的转矩产生振荡。在六步控制过程中，给一对绕组通电直到转子达到下一位置，然后电机换相到下一步。霍尔传感器用于确定转子的位置，以采用电子方式给电机换相。高级的无传感器算法使用在定子绕组中产生的反电动势来确定转子位置。六步控制（也称为梯形控制）的动态响应并不适用于洗衣机，这是因为在洗涤过程中负载始终处于动态变化中，并随实际洗涤量和选定的洗涤模式不同而变化。而且，对于前开式洗衣机，当负载位于滚筒的顶部时，必须克服重力对电机负载作功。只有使用高级的算法如FOC才可处理这些动态负载变化。
上传时间： 2022-06-29
上传用户：shjgzh
随着电力电子技术、微处理器技术以及新的电机控制技术的发展，交流调速性能日益提高，变频调速技术的出现使交流调速系统有取代直流调速系统的趋势。但是国民经济的快速发展要求交流变频调速系统具有更高的调速精度、更大的调速范围和更快的响应速度，一般的通用变频器已经不能满足工业应用的需求，而交流电机矢量控制调速系统能够很好的满足这个要求。矢量控制（Ficld Oricnted Control），能够实现交流电机电磁转矩的快速控制，本文对三相交流异步电机的矢量控制系统进行了研究和分析，以高性能数字信号处理器为硬件平台设计了基于DSP的三相交流异步电机的矢量控制系统。并分析了逆变器死区效应的产生，实现了逆变器死区的补偿。本文介绍了交流调速及其相关技术的发展，变频调速的方案以及国内外对矢量控制的研究状况。以三相交流异步电机在三相静止坐标系下的数学模型为基础，通过Clarke变换和Parke变换得到三相交流异步电机在两相旋转坐标系下的数学模型，并利用转子磁场定向的方法，对该模型进行分析，设计了转子磁链观测器，以实现交流电机电流量的有效解耦，得到定子电流的转矩分量和励磁分量。仿据直流电机的控制方法，设计了矢量控制算法的电流与速度双闭环控制系统。设计了以TMS320LF2407A为主控制器的硬件平台，在此基础上实现了矢量控制算法，论述了电压空间矢量调制（SVPWM）的原理和方法，并对其进行了改进。最后对逆变器的死区进行了补偿。实验表明基于转子磁场定向的矢量控制（FOC）系统，结构简单，电流解赫方便，动态性能好，精度较高，能够基本满足现代交流电机控制系统的转矩和速度要求。
上传时间： 2022-06-30
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