无人艇是指船端无人操控且具备远程遥控与自主航行能力的水面船舶,以无刷直流电机作为原动机的推进系统能有效减少无人艇对环境产生污染,推进无人艇在内河湖泊的应用。位置传感器是无刷直流电机换相的主要依据,同时也是硬件故障的重要来源,因此,采用无位置传感器控制方式能够显著提高驱动系统的可靠性,更适合无人艇应用。因此本文选题研究面向无人艇的无传感器无刷直流电机控制,具体研究内容如下:本文首先建立了无刷直流电机的数学模型、介绍了无刷直流电机的工作原理。在此基础上在Saber中搭建了无刷直流电机驱动系统有位置传感器和无位置传感器控制仿真平台,并依据无人艇推进系统需求完成了电机驱动系统的软硬件设计。设计了无刷直流电机无位置传感器控制的开环起动策略,分析了端电压法硬件实现方案和软件实现方案的工作原理及实现过程,实现了硬件实现方案中低通滤波电路的参数设计,针对低通滤波电路在中高转速阶段导致的大的相位滞后,通过切换滞后补偿模式,实现准确换相。针对ADC模块采样结果波动对过零点信号造成的干扰,采用滑动平均滤波以及消抖滤波算法消除了干扰,提高了过零点观测精度。并针对硬件实现和软件实现方案在Saber仿真平台以及物理实验平台上进行了实验。推导证明了换相误差对转矩和电流的影响,并分析了产生换相误差的因素,改进了基于端电压对称的闭环校正策略,并在Saber仿真平台上进行了验证。最后搭建了完整的驱动系统测试平台,通过阶跃响应以及变载实验验证了所设计的驱动系统的控制性能。