无刷直流电机具有质量轻、寿命长、电磁转矩与磁链耦合小等优点,在伺服系统中获得了越来越广泛的应用,但是其存在换相时电磁转矩扰动、负载扰动、参数变化等。因此对无刷直流电机的驱动控制策略提出了很高的要求,需要有先进的控制策略来提高系统的控制性能。 本文首先阐述了无刷直流电机原理,推导了无刷直流电机位置伺服系统的数学模型,建立了无刷直流电机的MATLAB仿真系统,为先进的控制策略应用提供一个试验平台。 电子换相减小了电机质量与体积,增加了寿命,却引入换相电磁转矩扰动。本文在定量分析了换相期间电磁转矩扰动的基础上,提出一种抑止换相时电磁转矩扰动的新的分段电流控制策略:换相时段让电磁转矩与相电流恒定不变,实现无扰动换相;非换相时段使相电流快速跟踪给定电流指令。试验结果表明使用该策略与使用常规控制策略相比电磁转矩扰动明显减小,且转速越大扰动越小。 无位置传感器技术是当前无刷直流电机控制的趋势。本文阐述了相电压检测法实现无位置传感器控制的原理,分析了转子位置检测的误差来源,并给出误差的补偿方法。该方法运行简单易行,实用性强。 针对位置伺服中存在的参数变化、负载转矩扰动等情况,变结构滑模控制律有很好的鲁棒性能,但需要知道参数变化的最大值并且控制量抖动剧烈;采用常规自适应滑模控制可以估计参数变化最大值,但其控制量抖动仍然剧烈;本文介绍了一种新的无刷直流电机位置伺服系统控制器设计方法,其控制器由二次型最优控制、模糊控制与滑模自适应调节器组成。自适应调节模糊输出变量的隶属度函数的中心位置,从而在线降低系统的李雅普洛夫函数。试验结果表明了该方法设计的控制器抗干扰能力强、控制输出跟随快速平稳,有良好应用及参考价值。 构造了基于数字信号处理器(DSP)的无刷直流电机伺服控制系统,简要论述了驱动保护电路、信号采集及PWM控制信号等关键技术。