【正文】 誤差也會 增 大 。 當然 現(xiàn)代控制理論 ， 如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制 策略 等 在電機控制中 的應(yīng)用， 也對 電機的運行性能 的改善與提高起到了不可替代的作用 。而在對永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)的 精度和性能要求 不高的 場合，可 以把電機的系統(tǒng) 近似地 看成線性系統(tǒng) ，或者局部線性化 ， 根據(jù)實踐經(jīng)驗這樣也 可以滿足對控制的要求 [3]。但永磁 無刷直流電機是 由很多種元器件構(gòu)成的集合體，而在其中很多元器件是非線性的，這就 必然導(dǎo)致 永磁無刷直流電機 是 一個多變量、非線性系統(tǒng) 。 蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 借著 永磁材料、電子技術(shù)、自動控制 理論 以及電力電子技術(shù) 不斷進步的東風(fēng) ，特別是高頻、大 功率開關(guān)器件的 快速 發(fā)展，永磁無刷直流電機及其控制技術(shù) 也得到了較大的發(fā)展 。 國內(nèi)外 研究現(xiàn)狀及分析 永磁無刷直流電機 之所以比傳統(tǒng)的 直流電機 更具競爭力， 是因為永磁無刷直流電機在保留了傳統(tǒng)直流電機的諸多優(yōu)點的 同時，還隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展，使得 我們 不得不重新認識 無刷電機的 定義。 (3) 實驗結(jié)果 分析 。 (2) 與實際物理系統(tǒng)相比，實驗室 MATLAB 研究和仿真低成本是顯而易見的。 其方便快捷性主要體現(xiàn)在 ： 仿真研究可以在實驗室進行， 也可以在提供一定環(huán)境的其他場合進行所以 很方便 [2]。 MATLAB 仿 真主要有以下幾個優(yōu)點： (1) 研究方法 已經(jīng)有專門的設(shè)計人員事先調(diào)試好，仿真時只要選擇合適的構(gòu)建方法就能達到理想的仿真效果，具有 簡單、 快捷 、 多樣、方便 多樣 等優(yōu)點 。 仿真時只要 在計算 機及其相應(yīng)軟件的 協(xié)助 下， 操作人員只要通過特定 的培訓(xùn)就可以 完成對 產(chǎn)品 模型的仿真與驗證 。計算機可以用于大部分電子工程 [2]。 MATLAB 仿真的意義 信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，用于研發(fā)、測試的儀器更新 速度不斷 加快，隨著技術(shù)含量的提高，價格也越來越貴。 第四個階段：智能化發(fā)展階段。 基于 DSP 無刷 直流電機控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 2 第三個階段：應(yīng)用階段。 1955 年， 無刷直流電機 技術(shù) 的 瓶頸 終于 被攻克，設(shè)計者 等科學(xué)家 依托 晶體管電子開關(guān) 技術(shù)的發(fā)展 和不斷 成熟 ， 使得無刷控制在電機控制中 得以 實現(xiàn) 。 但由于當時 大功率電子器件 還 不成熟，使得 這種 無刷控制 技術(shù) 只 能 停留在理論階段 。 按照時間順序，可以把直流電機的發(fā)展分為四個階段 ： 第一個階段 ： 理論階段。 電機的發(fā)展及其意義 在十九世紀 中期，直流電動機逐漸替代其它類型的電機在工業(yè)生產(chǎn)中得到運用。 電機的轉(zhuǎn)子是用永磁體制作而成， 它 為無刷直流電機提供 主磁場 ， 而 電樞繞組 在定子上的安裝方式有很多的形式可供選擇 。 隨著 電力電子 技術(shù) 的 發(fā)展 以及 新型電機材料的 開發(fā) 應(yīng)用 ，永磁無刷直流電機 得到了 空前 的 發(fā)展 。 這種 機械換向的 結(jié)構(gòu) 會 給系統(tǒng)帶來 很 多 不利 的 影響，如換向時 摩擦產(chǎn)生的 電火花、 外界 電磁干擾等， 這種裝置 還 導(dǎo)致 電機在 保養(yǎng)和維修 方面的不便 和較高的費用 。盡管 直流電機 具有 工作效率 高 、調(diào)速性能 好等諸多優(yōu)點 ，但在實際應(yīng)用中， 它的 很多的缺陷也是不容忽視的。s basic structure， working principle， mathematical modeling and so on， and analyzing the current control methods of brushless DC motor monly used. Also to determine the pulsewidth modulation (PWM) methods for the control of brushless DC motor control theory. According to the control performance requirements and the characteristics of brushless DC motor ， controlchip TMS320F2812 is selected as the entire hardware system control center. TMS320F2812 chip provides PWM wave to control the brushless DC motor. So the system has many advantages， such as good speed performance， starting fast and stable， wide speed ranges. It’s not only simplifies the system peripherals， reducing system power consumption， but also improve the system39。這樣既驗證了控制算法理論的合理性 ， 又節(jié)約 了 成本 ， 縮短 了產(chǎn)品的 開發(fā)周期，為無刷直流電機控制 的設(shè)計開發(fā) 提供 了較好 的 方法。在 MATLAB/SIMULINK 環(huán)境下采用模塊建立無刷直流電機功能模塊，主要由無刷電機模塊 、 PWM 波調(diào)節(jié)模塊 、 PSO 算法 S 函數(shù)編寫 、 模糊 PID 控制模塊等 部分 組成 ； 再進行功能模塊的有機結(jié)合，搭建了無刷直流電機系統(tǒng)的仿真模型 。 同時，詳細介紹了基于群體智能的優(yōu)化算法，該算法 具有算法簡潔 、 易于實現(xiàn) 等優(yōu)點 ， 能夠 在實現(xiàn)復(fù)雜的解空間中尋找最優(yōu)解優(yōu)點 。 文中詳細闡述了 TMS320F2812 的最小系統(tǒng)及其外圍電路等 多個電路的 設(shè)計， 并 以CCS (Code Composer Studio )為軟件調(diào)試平臺，從無刷直流電機控制思想出發(fā)，采用模塊化編程，分別對系統(tǒng)的主程序、子程序以及控制算法進行 了 設(shè)計與說明。 不但 簡化了 控制 系統(tǒng) 的 外圍設(shè)備、 有效地 降低了系統(tǒng)的功耗 ， 而且提高了系統(tǒng)的準確性和實時性，獲得了更好的控制效果，具有廣泛的應(yīng)用范圍。本文主要研究以下幾個方面：如何實現(xiàn)無刷直流電機控制系統(tǒng)平穩(wěn)起 動，如何基于微控芯片 DSP 進行 無刷直流電機硬件控制系統(tǒng)設(shè)計以及 無刷直流電機仿真技術(shù) 的 研究 與 實現(xiàn)。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。 學(xué)位論文作者簽名： 簽字日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解 蘭州交通大學(xué) 有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。 碩 士 學(xué) 位 論 文 論文題目： 基于 DSP無刷 直流電機控制 系統(tǒng)的 設(shè)計與仿真 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含獲得 蘭州交通大學(xué) 或其他教育機構(gòu)的學(xué)位 或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。特授權(quán) 蘭州交通大學(xué) 可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。 （保密的學(xué)位論文在解密后適用 本授權(quán)說明） 學(xué)位論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 碩 士 學(xué) 位 論 文 基于 DSP無刷 直流電機控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 BLDC Motor Control System Design and Simulation Based on DSP 作 者 姓 名： 學(xué)科、專業(yè) ： 學(xué) 號 ： 指 導(dǎo) 教 師： 完 成 日 期： 蘭 州 交 通 大 學(xué) Lanzhou Jiaotong University 蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 I 摘 要 無刷直流電機 的 結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護 方便等諸多 優(yōu)點， 使 其在當今眾多高新尖科技領(lǐng)域中獲得了 良好的應(yīng)用前景。 本文 對永磁無刷直流電機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、數(shù)學(xué)模型等進行深入分析 ，并 對目前無刷直流電機常用的控制方法進行比較 和 分析，確定 了 以脈寬調(diào)制 （ PWM） 技術(shù)方法為控制無刷直流電機控制原理 ； 根據(jù)控制系統(tǒng)的控制性能要求及無刷直流電機的特點確立以 TMS320F2812 控制芯片 作為 整個硬件系統(tǒng) 的 控制核心，利用 TMS320F2812芯片 產(chǎn)生的 PWM 波實現(xiàn)對無刷直流電動機 的 控制，使 控制 系統(tǒng)具有良好的調(diào)速性能 、實現(xiàn) 快速 起動 、系統(tǒng) 穩(wěn)定 且 具有較寬的調(diào)速范圍 等 優(yōu)點 。 然后，本文 根據(jù)該設(shè)計方案完成了整個控制系統(tǒng)的硬件 和軟件設(shè)計 工作 。在進行無刷直流電機控制系統(tǒng)仿 真技術(shù)研究中，詳細 闡述 了模糊控制算法 及 模糊推理過程、模糊 PID 控制器 的 設(shè)計步驟及使用對象 ； 針對無刷直流電機多變量、時變性、非線性 以及 強耦合特性 等 ， 為了 提高無刷直流電機 的 控制性能，提出 了 基于模糊自適應(yīng) PID 控制方案與基于微粒群優(yōu)化算法 (PSO)的自適應(yīng)模糊 PID 控制方案兩種設(shè)計方面。 文中對 如何將 PSO 算法實現(xiàn)于模糊控制器的優(yōu)化設(shè)計進行原理闡述，使控制系統(tǒng)能夠在線自動調(diào)整模糊控制器的量化因子eK 、 ecK 和比例因子 uK ，進而調(diào)整 PID 的三個參數(shù)稱 pK 、 iK 、 dK 較好地實現(xiàn)系統(tǒng)快速 、 無超調(diào)的動態(tài)性能。仿真結(jié)果證明了基于 PSO 參數(shù)自整定模糊 PID 控制的有效性，同時驗證了該方法 具有響應(yīng)速度更快、超調(diào)更小、穩(wěn)定性及跟蹤性能強的特點 ，明顯 優(yōu)于傳統(tǒng) 的 PID 控制 和 自基于 DSP 無刷 直流電機控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 II 適應(yīng)模糊 PID 控制算法。 關(guān)鍵詞 ： 模糊 PID 控制器； DSP 控制系統(tǒng)設(shè)計； PSO 算法 ；無刷直流電機 論文類型：應(yīng)用研究 蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 III Abstract Brushless DC motor does not only have simple structure， reliable operation， easy maintenance advantages， but also is same as DC motor has high efficiency， no excitation loss and speed performance advantages， has good application prospects in the field of science and technology. This article studies the following aspects： how to implement a brushless DC motor control system smooth start， how to design brushless DC motor control system of hardware based on microcontroller chip DSP and implement simulation technology of brushless DC motor. First， learning the permanent mag brushless DC motor39。s accuracy and timeliness， get better control effect， expand the range of applications. And plete the entire control system hardware and software design. Elaborate on TMS320F2812 minimum system and its peripheral circuit design. Select CCS (Code Composer Studio ) as software debugging platform. Use modular programming to control brushless DC motor. Design and instruct the main program of the system， subroutines and control algorithm