【正文】 摘要 I 摘 要 無刷直流電動機(jī) (BLDC)是隨著電機(jī)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型電機(jī)。它既具備交流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點，又具備直流電動機(jī)的運行效率高、無勵磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多特點，因此在眾多領(lǐng)域中得到了廣泛的運用。 本文以 TMS320F2812DSP 為核心控制芯片，通過改變定子繞組電壓的幅值來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，運用 PID 控制算法實現(xiàn)了對無刷直流電機(jī)的高性能控制，成功地完成了對無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。 關(guān)鍵字： 無刷直流電機(jī)，繞組電壓， DSP， PID 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） II ABSTRACT III ABSTRACT Brushless DC motor(BLDC) is a new type motor emerging with the development of technology, power electronics technology and motor control. It is based on brush DC motor, due to a series of advantages of Brushless DC motor not only has the AC motor has simple structure, reliable operation, convenient maintenance and so on, and has high efficiency DC motor, no excitation loss and good timing performance and other characteristics, and therefore bee a research hotspot. This paper introduces the present situation and development tendency of Brushless DC motor control, key talked about the operation principle, mathematical model, the intelligent control algorithm for brushless DC motor, as well as the main control chip TMS320F2812 DSP structure and application characteristics. Brushless DC motor control system is a motor control system has the characteristic of digital. Mainly by changing the amplitude of stator winding voltage to adjust the speed of the rotor in the design of the motor speed control system, using the microprocessor finished for high performance control of Brushless DC motor, successfully realized the brush DC motor speed regulation without. KEY WORDS: Brushless DC motor BLDC， Winding voltage， DSP， PID 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） IV 目錄 V 目 錄 1 緒論 .............................................................. 1 課題研究的背景 .............................................. 1 課題研究的現(xiàn)狀 .............................................. 2 課題研究的內(nèi)容 .............................................. 3 2 無刷直流電機(jī)的基本原理 ............................................ 5 無刷直流電動機(jī)的基本組成 .................................... 5 無刷直流電動機(jī)的基本工作原理 ................................ 6 無刷直流電動機(jī)的位置傳感器 .................................. 6 3 無刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型及 PID 控制器的設(shè)計 ........................... 13 無刷直流電機(jī)的運行特性 ..................................... 13 無刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 ..................................... 14 無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速 ......................................... 15 電勢系數(shù) CK 和轉(zhuǎn)矩系數(shù) TK ................................... 15 無刷直流電機(jī)的動態(tài)特性 ..................................... 16 PID控制算法 ................................................ 17 PWM 技術(shù) .................................................... 19 4 無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)硬件設(shè)計 ..................................... 23 無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖 ............................. 23 電機(jī)控制平臺主電路設(shè)計 ..................................... 23 電機(jī)主電路圖 ............................................... 24 供電電源電路 ............................................... 25 PWM 驅(qū)動電路 ................................................ 26 串行接口電路 ............................................... 28 電流檢測電路 ............................................... 29 5 無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)軟件設(shè)計 ..................................... 31 軟件整體設(shè)計 ............................................... 31 系統(tǒng) 的初始化程序設(shè)計 ....................................... 32 系統(tǒng) DSP 主程序 ............................................. 33 系統(tǒng)中斷服務(wù)程序 ........................................... 34 系統(tǒng)子程序 ................................................. 34 電流采樣計算子程序 .................................... 35 轉(zhuǎn)速采樣計算子程序 .................................... 35 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） VI 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)子程序 ........................................ 35 6 總結(jié)與展望 ....................................................... 37 致 謝 ............................................................. 39 參考文獻(xiàn) ...........................................................41 緒論 1 1 緒論 課題研究的背景 無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是以電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速為控制對象，按生產(chǎn)機(jī)械工藝要求進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的自動化系統(tǒng)。根據(jù)電動機(jī)的不同，工程上通常分為直流電機(jī)和交流電機(jī)兩大類。 縱觀電機(jī)的發(fā)展過程，交、直流兩大電機(jī)并存于各個時期的工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，雖然它們所處的地位和作用不同，但是它們始終是隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā) 展，特別是隨著電力電子學(xué)和微電子學(xué)的發(fā)展，在相互競爭、相互促進(jìn)中完善著自身。由于直流電動機(jī)具有良好的線性調(diào)速特性，簡單的控制性能，因而在工業(yè)場合應(yīng)用廣泛。近代，由于生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，對電機(jī)在起制動、正反轉(zhuǎn)以及調(diào)速精度、調(diào)速范圍、靜態(tài)特性、和動態(tài)響應(yīng)方面都提出了更高的要求，所以用計算機(jī)控制電力拖動控制系統(tǒng)成為設(shè)算機(jī)應(yīng)用的一個重要內(nèi)容。 直流調(diào)速系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。隨著計算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，兩者的有機(jī)結(jié)合使電力拖動控制產(chǎn)生了新的變化。計算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)和直流拖動技術(shù)的組合是技術(shù)領(lǐng) 域的交叉，具有廣泛的應(yīng)用前景。有不少的研究者已經(jīng)在用 DSP 作為控制器進(jìn)行研究。直流調(diào)速控制系統(tǒng)的控制方法經(jīng)歷了機(jī)械式的、雙機(jī)組式的、分立元件電路式的、集成電路式的、單片機(jī)式的發(fā)展過程。隨著數(shù)字信號處理器 DSP 的出現(xiàn)，給直流調(diào)速控制提供了新的手段和方法。將計算機(jī)技術(shù)的最新發(fā)展成果運用在直流調(diào)速系統(tǒng)中，在經(jīng)典控制的基礎(chǔ)之上探討一種新的控制方法，為計算機(jī)技術(shù)在電力拖動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用做些研究性的工作。用計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)直流調(diào)速控制系統(tǒng)，選取 DSP 芯片作為控制器。直流調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)容十分豐富，有開環(huán)控制系統(tǒng)，有閉環(huán) 控制系統(tǒng) 。有單閉環(huán)控制系統(tǒng)，有雙閉環(huán)控制系統(tǒng)和多閉環(huán)控制系統(tǒng) 。有可逆調(diào)速系統(tǒng)，有不可逆調(diào)速系統(tǒng)等。 本課題研究的控制對象是閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。目前，對于控制對象的研究和討論很多，有比較成熟的理念，但實現(xiàn)控制的方法和手段隨著技術(shù)的發(fā)展，特別是計