学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

无刷直流电动机的模型辨识方法研究与调速控制

作　者: 毕海悦
导　师: 张东来
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 无刷直流电动机 有位置控制 反电动势控制 建模 PID控制器
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 61次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


无刷直流电动机(BLDCM)的应用领域越来越广阔,对于无刷直流电动机的研究也是比较成熟的,本课题的研究目的在于为无刷直流电动机验证一种简单的系统辨识的方法。本文通过实验测量了无刷直流电动机的霍尔(Hall)信号和反电动势信号,利用阶跃激励辨识系统的模型,进行了PID控制器设计的仿真,并且对电机进行了实验,验证了PID控制器的可行性。本文主要的研究内容包括以下几个方面:(1)根据BLDCM的有位置信号和无位置信号的规律,分析出换相逻辑的确定方法,给出了在这两种控制方法下的转速调节控制流程图。通过对BLDCM的反电动势采样电路设计,避免了软件反电动势梯形波过零点的检测,而且通过过流保护等电路的设计实现了对BLDCM的各种保护。(2)采用了阶跃激励的方法,辨识出BLDCM的模型,避免了对BLDCM自感、互感、阻尼系数、转动惯量等参数的测量,只需根据电机的传递函数即可设计PID控制器。(3)利用所求得的电机传递函数,在Matlab的Simulink中进行增量式PID控制器设计,确定PID参数,并利用确定的PID控制参数对电机进行控制,这样做可以减少PID参数调节的周期。(4)为了解决工作环境或系统模型变化时PID参数不能自修正的问题,在PID的基础上采用了一种改进的单神经元自适应控制方法,并在Matlab中进行了仿真。本文的系统仿真与实验结果表明BLDCM辨识的模型与设计的PID控制器具有良好的可行性与适用性,为无刷直流电动机的系统辨识提供了实验基础。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 课题来源及意义  9-12
    1.1.1 课题来源  9
    1.1.2 课题意义  9-12
  1.2 国内外研究现状  12-15
    1.2.1 无刷直流电动机的背景及国内外研究现状  12-14
    1.2.2 系统辨识与自适应控制介绍  14-15
  1.3 本文研究内容  15-17
第2章 无刷直流电动机的基本控制  17-34
  2.1 引言  17
  2.2 无刷直流电动机的原理  17-21
    2.2.1 无刷直流电动机的基本组成  17-19
    2.2.2 无刷直流电动机的工作原理  19-20
    2.2.3 无刷直流电动机的运行特性  20-21
  2.3 无刷直流电动机的有位置控制  21-25
    2.3.1 无刷直流电动机的位置信号检测  21-23
    2.3.2 无刷直流电动机的有位置控制  23-24
    2.3.3 无刷直流电动机的有位置调速控制  24-25
  2.4 无刷直流电动机的无位置控制  25-32
    2.4.1 无刷直流电动机无位置控制原理  25-28
    2.4.2 无刷直流电动机反电动势信号的检测  28-30
    2.4.3 无刷直流电动机的无位置控制  30-32
    2.4.4 无刷直流电动机的无位置调速控制  32
  2.5 无刷直流电动机与永磁同步电动机的区别  32-33
  2.6 本章小结  33-34
第3章 无刷直流电动机的控制系统结构设计  34-42
  3.1 引言  34
  3.2 无刷直流电动机的控制结构  34-39
    3.2.1 无刷直流电动机的控制系统结构  34
    3.2.2 欠压保护电路  34-35
    3.2.3 过流保护电路  35-38
    3.2.4 反电动势产生电路  38-39
  3.3 无刷直流电动机的功率结构设计  39-41
    3.3.1 电源EMI滤波电路  40
    3.3.2 快速制动能量泄放电路  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第4章 无刷直流电动机的模型辨识  42-51
  4.1 引言  42
  4.2 无刷直流电动机的数学模型  42-44
  4.3 无刷直流电动机转速的求取方法  44-45
    4.3.1 硬件设计  44
    4.3.2 软件设计  44-45
  4.4 插值与曲线拟合  45-50
    4.4.1 插值分析  45-47
    4.4.2 单位阶跃响应的曲线拟合  47-48
    4.4.3 传统方法求取传递函数  48-50
  4.5 本章小结  50-51
第5章 无刷直流电动机PID控制器的设计  51-65
  5.1 引言  51
  5.2 PID控制器设计  51-57
    5.2.1 PID控制原理介绍  51-54
    5.2.2 PID控制器设计  54-55
    5.2.3 PID控制器的验证仿真  55-57
  5.3 单神经元自适应控制仿真  57-61
    5.3.1 单神经元自适应控制原理介绍  57-60
    5.3.2 改进的单神经元自适应控制仿真  60-61
  5.4 PID控制器的实验结果  61-64
    5.4.1 电流波形分析  61
    5.4.2 实验结果分析  61-64
  5.5 本章小结  64-65
结论  65-66
参考文献  66-70
攻读学位期间发表的学术论文  70-72
致谢  72

相似论文

  1. 开关阀控气缸模型及PWM控制系统的研究,TH138
  2. 非正交面齿轮齿面建模及加工误差分析,TH132.41
  3. 船用舵机电液伺服单元单神经元PID控制,U666.152
  4. 混凝土高拱坝三维非线性有限元坝肩稳定分析研究,TV642.4
  5. 测井油泵无刷直流电动机稳速驱动系统,TM33
  6. HID灯整流效应的研究,TM923.32
  7. 面向SMDA的服务建模方法及工具实现,TP311.52
  8. 飞行模拟中飞行管理计算机系统CDU组件设计与仿真,TP391.9
  9. 基于测量的Internet延迟分析与建模,TP393.4
  10. 基于同步控制的多指手操作控制方法的研究,TP242
  11. 空中目标抗干扰识别跟踪系统,TN215
  12. 拖拉机电控液压动力转向系统的转向机构及液压系统设计,S219.02
  13. 虚拟手术中建模与仿真关键技术研究,TP391.41
  14. 板球系统的控制算法研究,TP13
  15. 基于逻辑Petri网的Web服务组合建模与分析,TP393.09
  16. 船厂管加工车间生产计划仿真,U673.2
  17. 无刷直流电动机及其控制系统,TM33
  18. 基于SOA的应急车信息平台研究,TP311.52
  19. 基于参数空间的线性时滞系统PID控制器设计方法研究和GUI仿真实现,TP273
  20. 一维波方程最优位置控制问题,O232
  21. 软测量技术在氯甲烷回收中的应用研究,TQ222.214

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 直流电机
© 2012 www.xueweilunwen.com