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无刷直流电机(Brushless DC Motor——BLDCM)作为伺服控制系统的核心部件,其既具有交流感应电动机结构简单、运行可靠、维护方便等各种优点,又具有传统有刷直流电动机良好的起动性能和转速控制性能,而且其还具有效率高、体积小等诸多优点,所以已经在许多精密控制领域得到了广泛的应用。从无刷直流电机的基本结构出发,分析其换相工作原理,阐述无刷直流电机的微分方程、状态空间表达式、传递函数三种数学模型及其控制系统的控制原理和脉宽调制(PWM)技术。基于无刷直流电机的数学模型,利用MATLAB/SIMULINK强大的仿真平台,构建无刷直流电机的本体模型,并对双闭环无刷直流电机控制系统进行仿真。为了提高具有多变量、时变性、非线性、强耦合等特性的无刷直流电机控制系统的控制性能,提出基于模糊自适应PID控制的速度控制方案。在双闭环直流调速的基础上,采用模糊自适应PID控制器对转速调节器进行优化,该算法根据电机转速变化,采用模糊控制原理对PID的3个调节参数(kp、ki和kd)进行在线整定,实现优化控制。通过对分别基于上述两种控制器的无刷直流电机控制系统的仿真实验结果进行详细分析与比较表明,基于模糊自适应PID的无刷直流电机控制系统相对于基于传统PID控制器的无刷直流电机控制系统具有转速响应快、无超调、转速波动小、换流平稳、转矩脉动小等优点,其动静态性能及鲁棒性都相对优于基于传统PID控制器的无刷直流电机控制系统。在控制原理和控制策略仿真研究的基础上,从硬件系统整体结构出发设计以数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407A为核心的无刷直流电机控制硬件系统,详细阐述TMS320LF2407A的最小系统及其外围电路、主功率电路、检测及保护电路、控制电源电路等。以CCS3.3(Code Composer Studio3.3)为平台,从刷直流电机系统软件控制思想出发,分别对系统的主程序、中断服务子程序以及控制算法进行设计与说明。在系统软硬件的基础之上对系统进行调试和测试。