【摘 要】
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无刷直流电机具有控制简单、运行效率高、调速性能好、无励磁损耗及换向火花等优点,在工业、民用、军事及航空航天等领域得到了广泛的应用。因此,研究高性能的永磁无刷直流电机
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无刷直流电机具有控制简单、运行效率高、调速性能好、无励磁损耗及换向火花等优点,在工业、民用、军事及航空航天等领域得到了广泛的应用。因此,研究高性能的永磁无刷直流电机控制系统具有十分重要的理论和现实意义。
无刷直流电机是一个多变量、非线性、强耦合的高阶系统,应用传统的控制方法难以得到满意的控制效果。智能控制方法不依赖于系统精确的数学模型,具有自适应、自学习和自组织等功能,能够解决非线性、模型不确定等较为复杂的问题,因此基于智能控制方法的研究,将会是无刷直流电机控制的发展方向。本文以电动自行车用轮毂永磁无刷直流电机为控制对象,以意法半导体公司的STM8S903为主控芯片,建立无刷直流电机的控制系统。具体研究内容如下:
(1)详细分析了无刷直流电机的基本结构和运行原理,在此基础上建立了无刷直流电机的数学模型和等效电路。
(2)按照模块化设计思想,建立无刷直流电机的控制系统,并进行基于STM8S903的外围电路设计,如:电源电路、功率驱动电路、转子位置检测电路、电流采样和过流保护电路等。
(3)齿槽效应、空间磁场分布非正弦、电流检测误差及换相等因素引起无刷直流电机的转矩脉动,严重影响了系统的控制效果。本文改进了传统的重叠换相法,能较好地抑制无刷直流电机的转矩脉动。
(4)研究了代数算法的基本思想,建立基于代数算法神经网络PID控制器,将其应用到无刷直流电机双闭环的转速环中。运用MATLAB/Simulink建立无刷直流电机仿真系统,对比传统PID控制与基于代数算法神经网络PID控制的控制效果,仿真显示其能较好地提高系统的控制性能。
(5)搭建无刷直流电机实验平台,验证文中所提控制方法的正确性。
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