【正文】 感謝理工學(xué)院四年來對我的大力培養(yǎng) 參考文獻(xiàn) [1] 張曼若 .無刷直流機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用［ J］ .微電機(jī) ,1995,28（ 1）： 23～ 25. [2] 王秀芝等 .高性能 BLDCM交流伺服系統(tǒng)發(fā)展趨勢及研究現(xiàn)狀 [J].電氣自動(dòng)化 ,1996,18(2)：4～ 8. [3] 王曉明，王玲 .電動(dòng)機(jī)的 DSP 控制 TI公司 DSP應(yīng)用 [M].北京：北京航空航天出版社 ,2020. [4] 張琛 .直流無刷電動(dòng)機(jī)原理及應(yīng)用 [M].機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020. [5] 張志民 ,張遇杰 .同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) [M].機(jī)械工業(yè)出版社 ,1996. [6] 韋彩兵，任永德，謝寶昌 .無刷直流機(jī)的無位置傳感器 DSP控制 .中小型電機(jī)， 2020, 29 (3)：27～ 30. [7] 劉丁 ,余志 平 ,揚(yáng)延西 .基于 DSP 的無刷直流機(jī)無傳感器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào) ,6 （ 1）： 29～ 33. [8] 郭鵬 .基于 DSP 的全數(shù)字無刷直流機(jī)控制器的設(shè)計(jì)與研究 [A].西北工業(yè)出版社，～ 38. [9] 劉和平 .T41S320LF240x DSP 結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社 ,2020. [10] 扈宏杰 .DSP 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020. [11] 孫增圻 ,(等 ).智能控制理論與技術(shù) .北京：清華大學(xué)出版社， 1997 . [12] 曾毅，張明，張曉軍 .變頻調(diào)速控制系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)與維護(hù) [M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2020. [13] Y. 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? （ 38） 式 中 ： P 為 無刷直流電機(jī)的 極對數(shù)， 假設(shè) 這里 電機(jī)極對數(shù) P=3 具體實(shí)現(xiàn)如下 ： 在 DSP的內(nèi)部存儲器 中 申請 開辟一個(gè)存儲 器 單元， 假設(shè) 記為 BCOUNT變量 ，主要是 用于測定 無刷直流電機(jī) 轉(zhuǎn)子位置變化的時(shí)間間隔。 比較單元受比較控制寄存器和比較方式控制寄存器控制，通過這些寄存器可以設(shè)置比較輸出是否允許、比較值和方式寄存器的重載條件、空間矢量 PWM 的使用、 PWM 引腳輸出方式。這一套組合可以使事件管理器產(chǎn)生 6 個(gè)帶死區(qū)的 PWM 輸出，用于控制三相逆變橋。如果在增計(jì)數(shù)時(shí)比較值大于周期值， 在隨后的減計(jì)數(shù)時(shí)會(huì)發(fā)生比較匹配，這時(shí)引腳仍然會(huì)發(fā)生正跳變，因此會(huì)產(chǎn)生輸出錯(cuò)誤。當(dāng) DSP 計(jì)數(shù)到與 設(shè)置的 比較值相等 的時(shí)候 ， DSP 的 TXPWM 引腳 就會(huì) 發(fā)生 電平的 跳變； DSP 繼續(xù)計(jì)數(shù)到與周期值相等 的時(shí)候 ，計(jì)數(shù)器 就會(huì) 開始 進(jìn)行 減計(jì)數(shù)； 當(dāng) DSP 再次計(jì)數(shù)到與 此設(shè)置的比較值相等 的時(shí)候 ， DSP 的 TXPWM 引腳發(fā)生第二次 電平的 跳變；當(dāng) DSP 計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)到 0 的時(shí)候 ， 那么就 完成一個(gè) PWM 脈沖 周期 。 A） 非對稱 PWM 波的產(chǎn)生 將 DSP 定時(shí)器的 內(nèi)部的 計(jì)數(shù)方式設(shè)置在連續(xù)增計(jì)數(shù) 的 方式時(shí) 是可以 產(chǎn)生非對稱 的脈沖 波形。 根據(jù)使用 DSP 比較器的 方式 不同， 目前 DSP 有兩種產(chǎn)生 PWM 脈沖 波的方法：一種是使用 Timer1 或者 Timer2 的定時(shí)器產(chǎn)生 ；另一種是使用 DSP 內(nèi)部的比較單元 產(chǎn)生 PWM 脈沖波 。 保持頻率不變改變 PWM的脈沖波的寬度是數(shù)字處理器中普遍采用的方式 。 11） 高達(dá) 四十個(gè)可編程同時(shí) 復(fù)用的通用輸入 /輸出引腳 (GPIO)。 7） 控制器局域網(wǎng) (CAN)模塊。 3） 兩個(gè)事件管理器模塊 EVA和 EVB，每個(gè)包括：兩個(gè) 16位通用定時(shí)器 Timer1和 Timer2，但是還有一個(gè) Timer0 是不需要使用的 ； 8 個(gè) 16 位的脈寬調(diào)制 (PWM)高速 通道，可以有效的控制交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、逆變器、無刷直流電動(dòng)機(jī)、等實(shí)際中較多應(yīng)用的電機(jī)，尤其是通過控制逆變器來控制無刷直流電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)。 TMS320LF240X 將多種外部硬件轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行了有效的設(shè)計(jì)并一體 集成到一個(gè)控制芯片內(nèi)部中 ， 這樣 形成了真正 意義上的 的單 個(gè)數(shù)字信號 芯片控制器 裝置，運(yùn)算 和處理 速度 高達(dá) 30M/s 以及 以上 ， 同時(shí)，該 數(shù)字 DSP 芯片 同時(shí)還 具有強(qiáng)大的外部通信接口（ SCI、 SPI、 CAN） 以 便于構(gòu)成 強(qiáng) 大的 數(shù)字 控制系統(tǒng)。 積分部分 I，用以提高勵(lì)磁系統(tǒng)的靜態(tài)放大倍數(shù)，減少穩(wěn)態(tài)誤差，并降低動(dòng)態(tài)放大倍數(shù)，有利于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定。這表明，微分調(diào)節(jié)器對于恒定的偏差是無調(diào)節(jié)能力的，因此不作為一個(gè)單獨(dú)的控制器使用。理想微分控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 dttdeTtu D )()( ? （ 35） 由此可以知道 ，此時(shí)被控制器的輸出 )(tu 與輸入偏差的速度 dttde)( 成正比，比例系數(shù) DT 稱為微分時(shí)間常數(shù)。只要有偏差，控制器的輸出就不斷變化，而且偏差存在的時(shí)間越長，輸出信號的變化量也就越大，直到控制器輸出達(dá)到極限為止。 積分控制規(guī)律 積分控制器的控制規(guī)律可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示為： ?? tI dtteKtu 0 )()( （ 33） 式中， IK 積分控制器的積分速度常數(shù)。 上分析可知，當(dāng)無刷直流電機(jī)使用速度外環(huán) +電流內(nèi)環(huán)的 雙閉環(huán)控制 系統(tǒng)可以使電機(jī) 的抗 外部干 擾性能得到很大地改善 ，提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性 。 一般來說， 速度外環(huán) +電流內(nèi)環(huán)的 雙閉環(huán) 無刷直流電機(jī)的 調(diào)速系統(tǒng) 一般都具有非常 滿意的動(dòng)態(tài) 和穩(wěn)態(tài) 性能。無刷直流電機(jī)一般采用的是 速度外環(huán) +電流內(nèi)環(huán)的 雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 如圖 33 所示。 正是因?yàn)?開環(huán)控制系統(tǒng) 的 靜特性 比閉環(huán)系統(tǒng)的要 差 很多 ，在 電磁 轉(zhuǎn)矩變化的情況下 會(huì)導(dǎo)致電機(jī) 轉(zhuǎn)速變化 很 大，這種情 不利于 無刷直流 電機(jī) 的 平 穩(wěn) 運(yùn)行。 圖 31 硬件控制系統(tǒng)總體框圖 無刷直流電機(jī)控制策略 無刷直流 電機(jī)的速度控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制 系統(tǒng)和閉環(huán) 控制 系統(tǒng) 兩種 情況 ，接下來我們將逐個(gè)研究這兩種控制策略。 第三章 無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)由硬件 電路 系統(tǒng)和軟件 控制 系統(tǒng)組成，硬件 電路 系統(tǒng)包括速度 和轉(zhuǎn)子位置 檢測電路， PI 控制器 電路， 三相 電流檢測 與反饋 電路，PWM 信號 驅(qū)動(dòng)電路， 三相電壓型全橋 逆變器， 無刷直流 電機(jī)等。 m； R 為 無刷直流 電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻， ?； eK 、 TK 分別為 無刷直流感應(yīng) 電勢 的 系數(shù)、 電磁 轉(zhuǎn)矩 的 系數(shù)。對于 B 相 繞組 和 C 相 繞組 ， 無刷直流電機(jī)的 感應(yīng)電動(dòng)勢的波形 是相同的，只是 在相位上滯后于 A 相 繞組 120o 和 240o。這時(shí)如果 無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子繼續(xù)向左旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 下去就 會(huì) 進(jìn)入 如圖 23（ c）所示的位置，無刷直流電機(jī)電樞繞組中有一定量 導(dǎo)體的電流方向 是 不一致 的 ， 這樣會(huì)使 它們互相抵 消，削弱磁場 的大小 ，使 無刷直流電機(jī)發(fā)出 電磁轉(zhuǎn)矩 大大地 減小。AB39。BA39。S C39。AB39。A39。SN C39。CC 39。 然而，多相 無刷無刷直流 電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 驅(qū)動(dòng)逆變器也越復(fù)雜，相應(yīng)的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)以及運(yùn)行維護(hù)的成本也越高 。 從驅(qū)動(dòng)逆變器的角度來說，電壓型 全橋驅(qū)動(dòng) 逆變器 比 電壓型 半橋驅(qū)動(dòng) 逆變器 的波動(dòng) 程度要 小。 2）電機(jī) 轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)。因此， 根據(jù)實(shí)際的需要， 選擇 不同形式的驅(qū)動(dòng)逆變器 會(huì)使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生不同的 驅(qū)動(dòng) 性能 ，同時(shí)生產(chǎn) 成本也 會(huì) 不相同。 在 無刷直流電機(jī) 換相的過程中， 電機(jī) 定子 的 各項(xiàng)繞組 會(huì)在工作氣隙中 形成的旋轉(zhuǎn)磁場是 不是連續(xù)變化的，而是 跳躍式 的 運(yùn)動(dòng)。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，位置傳感器不斷地輸出具體位置信號，位置信號轉(zhuǎn)換為電信號后通過控制芯片來改變電樞繞組的通電狀態(tài) ，電樞電流方向始終保持恒定不變，因此，整個(gè)直流無刷電機(jī)的換向 過程完全屬于無接觸式。 電機(jī)的各相 繞組分別與外部的 電力 電子開關(guān)電路相連， 電力電子 開關(guān)電路中的 功率器件 開關(guān)管受位置傳感器的信號控制 ，從而可以有效的實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)的控制，以滿足實(shí)際 需求 。 無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 無刷直流機(jī)的轉(zhuǎn)子 具有一定磁極對數(shù)的永磁體，它 是由永磁材料制成的 ,。 第四章： 對所研究的無刷直流電機(jī)建立了控制系統(tǒng)，建立速度外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，仿真結(jié)果表明所搭建的控制系統(tǒng)可以快速穩(wěn)定的跟蹤速度參考給定值。 以上 分析的 兩點(diǎn)都涉及 到了電機(jī)內(nèi) 電樞電流的控制 ， 所以自然 而然的就需要 考慮到將 電機(jī)內(nèi) 電樞電流也作為一個(gè) 被控 物理 量 ，從而有效的 組成轉(zhuǎn)速 外環(huán) +電流 內(nèi)環(huán)的 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 除了這個(gè)缺點(diǎn)之外， 單閉環(huán) 速度 調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)抗 外部 干擾性能 也 比較差 ， 當(dāng)電網(wǎng)電壓 出現(xiàn)小幅度 波動(dòng)時(shí) ，控制系統(tǒng)必須等到 速發(fā)生變化后 才能發(fā)揮 調(diào)節(jié)作用 ， 因而 單閉環(huán) 會(huì)產(chǎn)生較大的動(dòng)態(tài)誤差 。 相對 于 開環(huán)控制系統(tǒng) 的特點(diǎn) 而言 ， 閉環(huán)控制 系統(tǒng) 具有一系列的優(yōu)點(diǎn) 。 目前 ，現(xiàn)代人工智能控制技術(shù)，如模糊控制測量，遺傳算法分配策略，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制策略，滑模變結(jié)構(gòu)控制策略以及自適應(yīng)控制策略都已經(jīng)在無刷直流電動(dòng)機(jī)控制中得到了應(yīng)用 。 有上分析可知 ,如果要 同時(shí)滿足上述 的 各項(xiàng) 實(shí)際 要求 并不是一件很容易的事情， 所以在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中 ,設(shè)計(jì)人員 必須根據(jù) 實(shí)際中 具體過程的 特殊 要求 ，在 滿足主要方面 的同時(shí) ,還要 兼顧其它方面 的性能 。 最近幾年以來 ， 對于無刷直流電機(jī)的 應(yīng)用 研究也有了 突破性的 進(jìn)展 。 電機(jī) 的 控制技術(shù)從最初的模擬控制 ， 到以 數(shù)字信號處理器 為主的模 擬數(shù)字 混合 式的 控制 ,再到全 DSP 數(shù)字信號處理器的數(shù)字控制 演變 ,這些都 始終與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān) 。 無刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展 控制系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀 電力電子技術(shù)的進(jìn)步對無刷直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展來說具有一個(gè)很大的推動(dòng)作用，在其發(fā)展的早期，當(dāng)時(shí)處于初級發(fā)展階段的大功率開關(guān)器件，不僅可靠性差，而且其價(jià)格昂貴，同時(shí)又受到驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)水平、永磁材料兩方面的制約，這導(dǎo)致自發(fā)明以后的無刷直流電機(jī)在一段很長的時(shí)間內(nèi)，只能處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，沒有辦法得到應(yīng)有的推廣與發(fā)展， 20世紀(jì)七十年代，伴隨著電力電子工業(yè)的高