无刷直流电机是现代电子技术和现代控制理论的融合产物,它是伴随着半导体技术出现的一种机电一体化产品。由于其调速性好、功率密度高、可靠性好且易于控制而备受关注。但是,其固有的周期性转矩脉动问题,限制了其在一些控制精度要求较高场合下的应用。本文主要研究电机在低速带载情况下的转矩、转速脉动抑制问题,针对这一问题设计了基于迭代学习算法的控制器并得到了满意结果。首先,介绍了电机在两相导通方式下的工作原理。基于三相全控桥式星形连接的电路拓扑结构,推导了无刷直流电机的一般数学表达式,建立了其数学模型,并给出了三相状态模型转两相静止坐标系模型的变换公式。其次,针对电机在低速下的转矩与转速周期性脉动的问题,建立了直接转矩控制模型。详细介绍了电压电流转换模块、定子磁链计算模块、扇区划分与选择模块、空间电压矢量选择模块的数学原理与建模过程。并采用导通相相电流的方式来计算电机电磁转矩,此方式既可以得到电机的实时转矩,又可以实现对电机转矩的控制以及对电流进行抑制。由于直接转矩控制并不能很好的解决无刷直流电机的周期性转矩脉动问题,而迭代学习算法对这种具有重复性、周期性以及不确定的系统非常适用,所以选择了迭代学习的控制方法。根据迭代学习的控制思想,设计了 PI型迭代学习控制器,将其与转速控制器并联组成—个复合控制器,从而可以实时补偿转矩的给定值。此种控制器不仅可以有效地抑制换相转矩脉动,而且对其它类型的转矩脉动也有一定抑制作用,而且对转速的波动以及跟踪精度也很有帮助。最后,为了进一步的验证迭代学习控制器的可行性与实用性,运用STM8S系列单片机的实验系统平台进行实验。采用实验平台与Matlab软件联调的控制方法,在Matlab中建立了控制系统的迭代学习与经典PID的实验对比模型,上下位机采用串口模块通信。依据仿真计算得到电机控制量,通过串口通信模块把数据传送到控制芯片STM8S中,电机得到控制信号运行,采集电机的实际转速值并通过串口输送回模型中显示,实现设定值与实测值的波形对比。通过对仿真波形分析,得出迭代学习控制器对于这种周期性的转速转矩脉动减弱效果良好,转矩误差减小了 90%,且无转速脉动。由实验结果可知,相较于经典的PID控制,稳定状态下迭代学习控制器的转速跟踪精度更高,能够实现转速的精确跟踪且无转速的脉动,电机运行更加平稳。