【正文】 28 / 28。參考文獻(xiàn)［1］ 王宗鮮，韓光鮮，［J］.微電機(jī)，2002，35（6）：36.［2］［J］.微電機(jī)，1994，27（3）：37.［3］ ［J］.微電機(jī)，2005，38（6）：7477.［4］ 孫建忠，［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2005.［5］ 正田英介（日）.電機(jī)電器［M］.北京：科學(xué)出版社，2001.［6］ 祝恩國(guó)，楊公訓(xùn)，［J］.微電機(jī)，2006,39（1）：5557.［7］ ［J］.微電機(jī)，2007，40（3）：14.［8］ ［C］.企業(yè)產(chǎn)品國(guó)際化戰(zhàn)略與微電機(jī)技術(shù)發(fā)展論壇，寧波，西安微電機(jī)研究所，寧波，2006，12：1619.【9】［C］.微電機(jī)工業(yè)“十一五”發(fā)展論壇，西安微電機(jī)研究所，西安，2005，7：13－20。5 結(jié) 語(yǔ)永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的作用越來(lái)越突出，是目前國(guó)內(nèi)外最活躍和最具發(fā)展前途的控制系統(tǒng)。正因?yàn)槿绱?，神?jīng)網(wǎng)絡(luò)在智能控制、模式識(shí)別、故障診斷、系統(tǒng)辯識(shí)等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。它們模擬神經(jīng)細(xì)胞綜合處理信息的突變性和飽和性的非線性特征。它是一種多輸入單輸出的信息處理單元，包括輸入處理、活化處理和輸出處理三個(gè)部分。（3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是利用計(jì)算機(jī)模擬人類大腦神經(jīng)系統(tǒng)的聯(lián)接機(jī)制而設(shè)計(jì)的一種信息處理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一般簡(jiǎn)稱神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）。模糊控制不是基于被控對(duì)象精確模型的控制方式，因此具有較強(qiáng)的魯棒性，其穩(wěn)態(tài)精度可以通過(guò)引進(jìn)智能積分等方法達(dá)到所要求的精度。模型的不精確性及不確定性都會(huì)影響PID控制性能。人的思維具有模糊邏輯的特點(diǎn)，因此用計(jì)算機(jī)模擬人的模糊思維，即模糊概念、模糊判斷和模糊推理，就是模糊控制的思維科學(xué)基礎(chǔ)，再和反饋控制理論相結(jié)合就可以實(shí)現(xiàn)模糊控制。　　知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)為專家系統(tǒng)的兩大要素，知識(shí)庫(kù)存儲(chǔ)某一專門領(lǐng)域的專家知識(shí)、條目，推理機(jī)制按照專家水平的問(wèn)題求解方法調(diào)用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)條目進(jìn)行推理、判斷和決策。　　專家控制的基本思想是：自動(dòng)控制理論+專家系統(tǒng)技術(shù)。7）智能控制（1）專家系統(tǒng)智能控制專家控制(Expert control)是智能控制的一個(gè)重要分支。主要原因是：①對(duì)于實(shí)際的滑模變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其控制力總是受到限制的，從而使系統(tǒng)的加速度有限；②系統(tǒng)的慣性、切換開關(guān)的時(shí)間空間滯后及狀態(tài)檢測(cè)的誤差，特別對(duì)于計(jì)算機(jī)的采樣系統(tǒng)，當(dāng)采樣時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，形成“準(zhǔn)滑模”等。在過(guò)去10多年里，將滑模變結(jié)構(gòu)控制應(yīng)用于交流傳動(dòng)一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)，并已取得了一些有效的結(jié)果。這種滑動(dòng)模態(tài)是可以設(shè)計(jì)的，且與系統(tǒng)的參數(shù)及擾動(dòng)無(wú)關(guān)，因而使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的魯棒性。6）滑模變結(jié)構(gòu)控制滑模變結(jié)構(gòu)控制是變結(jié)構(gòu)控制的一種控制策略，它與常規(guī)控制的根本區(qū)別在于控制的不連續(xù)性，即一種使系統(tǒng)“結(jié)構(gòu)”隨時(shí)變化的開關(guān)特性。應(yīng)用于永磁交流電機(jī)控制的自適應(yīng)方法有模型參考自適應(yīng)、參數(shù)辨識(shí)自校正控制以及新發(fā)展的各種非線性自適應(yīng)控制。目前這種控制方法仍有待進(jìn)一步完善。兩個(gè)子系統(tǒng)的調(diào)節(jié)按線性控制理論分別設(shè)計(jì)，以使系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的性能指標(biāo)。4）非線性控制交流電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦合、非線性、多變量系統(tǒng)：非線性控制通過(guò)非線性狀態(tài)反饋和非線性變換，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)解耦和全局線性化，將非線性、多變量、強(qiáng)耦合的交流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)分解為兩個(gè)獨(dú)立的線性單變量系統(tǒng)。近年來(lái)，直接轉(zhuǎn)矩控制方式被移植到永磁同步電機(jī)的控制中，其控制規(guī)律和關(guān)鍵技術(shù)正逐漸被人們了解、掌握。該方法在定子坐標(biāo)系下分析交流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，在近似圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的條件下強(qiáng)調(diào)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制，省掉了矢量坐標(biāo)變換等復(fù)雜的計(jì)算。矢量控制最本質(zhì)的特征是通過(guò)坐標(biāo)變換將交流電機(jī)內(nèi)部復(fù)雜耦合的非線性變量變換為相對(duì)坐標(biāo)系為靜止的直流變量（如電流，磁鏈，電壓等），從中找到約束條件，獲得某一目標(biāo)的最佳控制策略。2）矢量控制1971年由德國(guó)學(xué)者Blaschke提出的矢量控制理論使交流電機(jī)控制由外部宏觀穩(wěn)態(tài)控制深入到電機(jī)內(nèi)部電磁過(guò)程的瞬態(tài)控制。在以上調(diào)速方法中，除變壓變頻調(diào)速外，一般為開環(huán)控制，不需變頻器，設(shè)備簡(jiǎn)單，但效率低，性能差。其控制功能僅限于接通和關(guān)斷以及某些情況下的輔助起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。DSP56F8xx系列芯片可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的算法并降低產(chǎn)品成本，提高系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，可用于控制交流感應(yīng)電機(jī)、有刷直流及無(wú)刷電機(jī)、有傳感器及無(wú)傳感器電機(jī)、可變磁阻電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)等。芯片內(nèi)核最高可工作于80 MHz，指令執(zhí)行速度可達(dá)40MIPS，單指令周期可以完成1616位的并行乘、加運(yùn)算，支持16位雙向循環(huán)移位。它的基本控制外設(shè)電路是帶有8路模擬量輸入的模/數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、光電編碼器接口單元和靈活、簡(jiǎn)便的脈沖寬度調(diào)制單元，可以輸出6路PWM信號(hào)，以控制逆變器功率開關(guān)的動(dòng)作，借助于快速、高精度的模/數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和控制器來(lái)監(jiān)視和調(diào)控電機(jī)的運(yùn)行。采用ADSP2100系列的代碼兼容語(yǔ)言，使程序的移植非常方便，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，工作量大大減少。芯片內(nèi)集成的事件管理器（EV）具有控制三個(gè)半高橋的能力，當(dāng)各個(gè)橋需要互補(bǔ)的PWM去控制時(shí)，EV可以提供這種功能，極大地方便了電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成電流閉環(huán)時(shí)，反饋電流信號(hào)可以經(jīng)AD輸入CPU處理。芯片的執(zhí)行速度很快，在20 MHz的時(shí)鐘頻率下，指令周期僅為50 ns，且多數(shù)指令都能在一個(gè)指令周期內(nèi)完成，片內(nèi)具有Flash ROM。(2)典型的DSP芯片在無(wú)刷電機(jī)控制中的應(yīng)用但由于以前數(shù)字信號(hào)處理器芯片的價(jià)格較高，人們對(duì)其在電機(jī)控制中的應(yīng)用也沒(méi)有給予足夠的重視，這種芯片主要用在通訊、圖像處理等領(lǐng)域，而在電機(jī)控制中的應(yīng)用較少，后來(lái)由于數(shù)字信號(hào)處理器芯片的性價(jià)比不斷提高，而且其強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力越來(lái)越受到用戶的歡迎，DSP的應(yīng)用得到了較快的發(fā)展。2）DSP在無(wú)刷電機(jī)控制中的應(yīng)用（1）DSP技術(shù)在無(wú)刷電機(jī)控制中的發(fā)展20世紀(jì)80年代，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)開始應(yīng)用于電機(jī)控制領(lǐng)域，其主要用來(lái)直接控制感應(yīng)電機(jī)的磁通量和轉(zhuǎn)矩，以達(dá)到對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行快速、高性能的控制?？梢栽谝粋€(gè)周期內(nèi)同時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)空間，解決了傳統(tǒng)芯片的總線沖突問(wèn)題，大大提高了系統(tǒng)的速度和效率。廣泛采用流水線技術(shù)，加快指令執(zhí)行速度，增強(qiáng)了處理器處理數(shù)據(jù)的能力。例如： 采用哈佛結(jié)構(gòu)及改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，比傳統(tǒng)的馮DSP芯片是一種特別適用于數(shù)字信號(hào)處理的微處理器。數(shù)字信號(hào)處理的主要任務(wù)是完成大量的實(shí)時(shí)計(jì)算。DSP芯片的飛速發(fā)展促進(jìn)了無(wú)刷電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新。因此，為了達(dá)到電機(jī)控制不斷增加的計(jì)算量和速度要求，更好地發(fā)揮電機(jī)的運(yùn)行性能，具有強(qiáng)大數(shù)字信號(hào)處理功能的DSP芯片應(yīng)運(yùn)而生。4 控制技術(shù)發(fā)展動(dòng)向 DSP的應(yīng)用促進(jìn)了無(wú)刷電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展1）DSP的特點(diǎn)隨著技術(shù)進(jìn)步和用戶對(duì)電機(jī)控制器的運(yùn)算速度、數(shù)據(jù)處理能力、控制精度和實(shí)時(shí)性提出了更高的要求，過(guò)去單純的靠開、停時(shí)間長(zhǎng)短或單片機(jī)來(lái)控制電機(jī)運(yùn)行的方式已不能滿足實(shí)際需要；特別是對(duì)于采用矢量變換控制的系統(tǒng)，由于需要處理的數(shù)據(jù)量大，對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和精度要求較高，單片機(jī)往往不能滿足要求。該方法采用脈沖注入檢測(cè)無(wú)刷電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下的轉(zhuǎn)子位置，通過(guò)依次向定子繞組注入一系列脈沖，根據(jù)測(cè)量得到的電流峰值判斷轉(zhuǎn)子位置。該方法不需專門的起動(dòng)線路，電路簡(jiǎn)單、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，但對(duì)電機(jī)本體的數(shù)學(xué)模型依賴性大，當(dāng)電機(jī)參數(shù)因溫度變化發(fā)生漂移時(shí)，容易造成建模誤差，使控制精確性受到影響；另外，由于在線計(jì)算復(fù)雜，計(jì)算量很大，考慮到轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的實(shí)時(shí)性，必須采用具有快速運(yùn)算能力的DSP和高速A/D轉(zhuǎn)換器。這種檢測(cè)方法實(shí)際檢測(cè)的也是繞組的反電動(dòng)勢(shì)，但是檢測(cè)的靈敏度相對(duì)較高，在電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的2%以上有效，起動(dòng)容易、調(diào)速比大，缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)電路稍復(fù)雜一些。這個(gè)過(guò)程稱為三段式起動(dòng)，包括轉(zhuǎn)子定位、加速和運(yùn)行狀態(tài)切換三個(gè)階段。這也是硬件軟件化的一個(gè)成功例子。在諸多方法中，以反電勢(shì)法較成功。為此，80年代以來(lái)，微機(jī)控制技術(shù)的快速進(jìn)展，出現(xiàn)了各種稱為無(wú)位置傳感器控制技術(shù)方法，是當(dāng)代無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制研究熱點(diǎn)之一。目前，大多數(shù)采用安裝位置傳感器（例如霍爾元件）方法來(lái)得到這些信號(hào)。用于精度要求不高的無(wú)刷伺服系統(tǒng)的速度和位置傳感器有：（1）磁阻旋轉(zhuǎn)變壓器；（2）磁電式脈沖測(cè)速發(fā)電機(jī)；（3）磁性編碼器；此外，在經(jīng)濟(jì)型系統(tǒng)中，還有利用轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)位置信號(hào)經(jīng)倍頻處理或利用在電機(jī)槽中放置線圈的簡(jiǎn)易型測(cè)速發(fā)電機(jī)作速度和位置檢測(cè)的方式。感應(yīng)同步器的優(yōu)點(diǎn)是分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)便。其精度高于自整角機(jī)。無(wú)刷旋轉(zhuǎn)變壓器是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的信號(hào)元件。常選用的分辨率為每轉(zhuǎn)2500個(gè)脈沖。4）對(duì)于高精度無(wú)刷伺服系統(tǒng)，用于速度和位置反饋的傳感器有：（1） 光學(xué)絕對(duì)式編碼器絕對(duì)式編碼器的精度由光電碼盤的機(jī)械位置決定，不受停電等干擾影響；由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置是唯一的，無(wú)需記憶，無(wú)需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。 圖13 光電傳感器 對(duì)于兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，3個(gè)光電開關(guān)在空間依次相差120176。4極電機(jī)所用遮光盤如圖13。遮光盤上開有150176。3）光電式位置傳感器光電式位置傳感器由安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)子上的遮光盤和固定不動(dòng)的光電開關(guān)組成。霍爾元件所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)很低，往往需要外接放大器，很不方便，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，將霍爾元件與附加電路封裝成三端模塊，構(gòu)成霍爾集成電路。2）磁敏式位置傳感器常見(jiàn)的磁敏式位置傳感器由霍爾元件或霍爾集成電路構(gòu)成。1）電磁式位置傳感器電磁式位置傳感器是利用電磁效應(yīng)來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，有開口變壓器、接近開關(guān)電路等；使用較多的是開口變壓器。以400 W為例，定子外徑從最早的φ125 mm減小到φ56 mm，效率由最早的70%提高到85%，溫升為80K。這時(shí)，電樞槽的利用率可達(dá)85%以上。圖12所示為一種新型定子鐵心結(jié)構(gòu)，把定子鐵心每齒分割開來(lái)，可以在鐵心展開的狀態(tài)下繞制線圈，以便隨時(shí)調(diào)整線圈，實(shí)現(xiàn)規(guī)則繞制。對(duì)于節(jié)距y=1分?jǐn)?shù)槽設(shè)計(jì)，用專用繞線機(jī)直接繞制定子線圈，對(duì)于外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)比較方便，但對(duì)于內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)，特別是定子內(nèi)徑小的小功率電機(jī)，就要困難得多了。采用多極集中繞組，減少繞組端部長(zhǎng)度，以適應(yīng)生產(chǎn)自動(dòng)化，使產(chǎn)品向低成本、低價(jià)格方向發(fā)展。國(guó)內(nèi)無(wú)槽無(wú)刷電動(dòng)機(jī)已有系列產(chǎn)品，功率范圍至30 kW，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)20 000 r/min。無(wú)槽結(jié)構(gòu)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)消除了齒槽效應(yīng)，具有轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低、電樞電感小、定位干擾力矩小等一系列優(yōu)點(diǎn)，成為很有發(fā)展前景的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。圖11為徑向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的無(wú)鐵心無(wú)刷電動(dòng)機(jī)典型結(jié)構(gòu)。徑向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)電機(jī)的電樞繞組軸向按一定規(guī)律分布成筒狀，其電樞內(nèi)、外圓處均為筒狀轉(zhuǎn)子體，轉(zhuǎn)子磁極為徑向磁化，內(nèi)、外圓可同時(shí)布置永磁體磁極及轉(zhuǎn)子軛，成雙勵(lì)磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，也可在其中一個(gè)圓周上布置永磁體磁極，而另一圓周上只布置轉(zhuǎn)子磁軛，成單勵(lì)磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。無(wú)鐵心無(wú)刷電機(jī)可采用軸向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)和徑向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。圖10 整數(shù)槽繞組與分?jǐn)?shù)槽繞組（q=1/2）時(shí)的反電動(dòng)勢(shì)比較3）無(wú)槽、無(wú)鐵心結(jié)構(gòu)電機(jī)無(wú)鐵心無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)是采用新材料、新工藝的結(jié)果。采