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基于模糊算法的无刷直流电机实验系统的研究

作　者: 张伟
导　师: 李建华
学　校: 西安科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 双闭环 无刷直流电机 模糊PI控制算法 simulink
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


在能源危机和低碳环保的压力下，汽车尾气排放已经成为当前社会的重大问题。在这个社会背景下，电动汽车应运而生，电动汽车具有清洁无尾气排放、能量利用效率高等特点，可以解决燃油汽车带来的能源消耗、环境污染等许多问题。而电机驱动系统及其控制技术是电动汽车的关键技术之一，是研究开发电动汽车首先需要解决的问题。永磁无刷直流电机既拥有普通直流电机的运行效率高、调速性能好等一系列优点，又具备交流电机的结构简单、维护方便、使用寿命长等优势，因而在电动汽车领域广泛应用。本课题针对电动汽车中驱动系统存在的速度响应慢和由于电子换相引起的转矩脉动问题，采取以下方案进行研究：(1)电动汽车驱动实验系统采用外速度环，内电流环的双闭环控制。对电动汽车无刷直流电机驱动系统进行建模仿真和实验系统的搭建。(2)对控制系统采用传统的PI控制进行建模仿真，得到速度、相电流、转矩曲线。观察曲线。(3)控制系统的速度环采用先进智能模糊PI算法，电流环加滞流环。得到速度、相电流、转矩曲线。观察比较得到的两组曲线。(4)搭建了U额=24V，P额=60W的无刷直流电机的实验系统，将系统提出的解决方案应用于实验系统，通过软件观察系统的运行状况，与仿真曲线相比较。研究结果表明本论文的控制算法很好的解决了电动汽车驱动系统中存在的上述问题。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-12
  1.1 课题的来源及研究的意义  8-9
  1.2 电动汽车驱动控制系统研究现状  9-10
    1.2.1 基于智能算法的调速系统研究  9-10
    1.2.2 换相转矩脉动抑制的研究  10
  1.3 本文研究的内容  10-11
  1.4 研究方法  11
  1.5 本章小结  11-12
2 无刷直流电机简介  12-22
  2.1 无刷直流电机的结构  12-14
    2.1.1 电机本体  13
    2.1.2 电子换向线路  13
    2.1.3 位置传感器  13-14
  2.2 无刷直流电机工作原理和驱动方式  14-17
    2.2.1 工作原理  14-15
    2.2.2 驱动方式  15-17
  2.3 无刷直流电机的数学模型  17-19
  2.4 无刷直流电机的机械特性与调速方法  19-21
    2.4.1 机械特性  19-20
    2.4.2 调速方法  20-21
  2.5 本章小结  21-22
3 基于DSP2812的控制系统总体设计  22-31
  3.1 系统的硬件搭建  23-25
    3.1.1 DSP2812基础板  23-24
    3.1.2 电源  24
    3.1.3 功率驱动板  24
    3.1.4 57BL52-230无刷直流电机  24-25
    3.1.5 YX-XDS510仿真器  25
  3.2 系统软件设计  25-30
    3.2.1 主程序  26-28
    3.2.2 中断服务程序  28-30
  3.3 本章小结  30-31
4 基于模糊算法的 PI 控制器设计  31-44
  4.1 PID在控制系统中的作用  32-34
    4.1.1 PID的基本原理  32-33
    4.1.2 PID控制器参数初值的确定  33-34
  4.2 模糊控制原理  34-37
    4.2.1 模糊化  35-36
    4.2.2 模糊规则的建立  36-37
    4.2.3 解模糊化  37
  4.3 模糊控制器设计  37-42
    4.3.1 模糊 P I 控制器的参数整定原则  38
    4.3.2 各个参数隶属函数的确定  38-39
    4.3.3 模糊控制规则表的建立  39-42
  4.4 本章小结  42-44
5 控制系统仿真和实验  44-51
  5.1 无刷直流电动机的控制系统仿真模型  45-47
    5.1.1 电源与逆变模块  45
    5.1.2 无刷直流电机模块  45
    5.1.3 控制器模块  45-46
    5.1.4 转速控制模块  46-47
    5.1.5 电流滞环控制模块  47
  5.2 仿真数据  47-49
  5.3 实验数据  49-50
  5.4 本章小结  50-51
6 结论  51-52
  6.1 结论  51
  6.2 展望  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-56
附录一 攻读硕士学位期间发表论文  56-57
附录二 部分模糊PID子程序  57-59

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 直流电机
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