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近些年来,随着电力电子技术和现代控制理论的飞速发展,电机的控制及应用已成为了人们越来越关注的研究内容。一般来讲,电机主要分为两种类型：交流电机和直流电机。交流电机具有结构简单、制造成本低等优点,广泛应用于各类机床和机械加工设备等领域。但是由于交流电机的调速和启动性能比较差,在转速、转矩要求严格的场所,交流电机很少被使用。相对于交流电机,直流电机转速调节快,转矩大,很多场合都把直流电机作为主要控制对象。本文主要研究直流电机的其中一种类型—无刷直流电机,无刷直流电机是随着电机技术和永磁材料的兴起而出现的一种新型电机,是直流电机的一种特殊形式。它具有体积小、效率高、调速性好、控制简单和便于实现数字化控制等优点,在诸多领域中都得到很广泛的应用。因此,研究无刷直流电机控制系统具有很深远的意义。首先本文建立了无刷直流电机控制系统的数学模型。在控制方案上,通过对比研究分析,确立了外转速内电流的双闭环控制方案。接下来是无刷直流电机控制系统的建模和仿真研究。系统采用传统PID控制、基于粒子群算法的模糊PID控制和基于改进粒子群算法的模糊PID控制三种不同方式来优化和改进速度控制器,电流环依旧采用PID进行控制。仿真结果表明,基于改进粒子群算法的模糊PID无刷直流电机控制系统中超调量远小于0.5%、上升速度更快,且上升时间比前者提升了约0.003s、稳定性恢复只用了约0.001s等,优于基于粒子群算法的模糊PID控制和普通PID控制。最后是无刷直流电机控制系统的实现与实验验证。由于STM32具有低成本、高效能和集成度高等优点,因此采用STM32构建无刷直流电机控制系统,能大大地简化系统的构成,增强系统的性能,满足更多场合的需要。在分析和总结无刷直流电机控制策略存在问题的基础上,通过对无刷直流电机控制系统的研究分析和对各种控制芯片进行对比,本文最终确定以STM32RBT6为核心来构建无刷直流电机控制系统。在控制策略方面,系统采用了基于改进粒子群算法优化模糊PID控制器的先进算法,将改进粒子群算法(量子粒子群算法)与模糊PID控制器(Fuzzy-PID)相结合,使控制系统既具有量子粒子群算法收敛速度快和避免早熟等优点,又具有Fuzzy-PID控制器灵活、适应强等特点。运用Altium Designer软件完成了对无刷直流电机控制系统的硬件原理图及PCB板设计,设计了总程序和中断子程序各部分的流程图,完成了基于流程图的各部分程序的编写,使用IR2110S作为驱动芯片,完成了整个控制系统的搭建,实现了对无刷电机的转速和其它被控制量的控制。实验表明,相对于传统PID控制器,基于改进粒子群算法的模糊PID控制可根据无刷直流电机控制系统的当前状态在线自调整PID的三个参数,明显地改善了无刷直流电机系统的控制性能。