【正文】 誤差。我們可以將它們合起來看成一個放大的滯后環(huán)節(jié)，滯后的時間在一個開關周期內。轉速反饋則是檢測位置傳感器，再經過處理得到的。而實現(xiàn)電動機的轉速控制是通過它與電流反饋量之間的偏差，再經過電流調節(jié)器調節(jié)后產生PWM占空比控制量去控制三相逆變器工作的。、電流控制過程，永磁無刷直流電機轉速控制系統(tǒng)由電流和轉速兩個控制環(huán)節(jié)構成。當值大時，電樞電壓高，繞組電流大，PWM波形占空比大；反之則變小。在穩(wěn)定轉速時，使轉速跟隨參考轉速變化，實現(xiàn)穩(wěn)定運行無靜差。兩個調節(jié)器減小了擾動和動態(tài)速降。（2）永磁無刷直流電機本體：電動機本體、轉子位置傳感器在第二章已經做出介紹，一般采用安裝在轉子上的光電脈沖編碼器作為轉子轉速傳感器來檢測無刷直流電機轉速，也可以常采用M法、T法、M/T法及鎖相法來測量電機轉速。：（1）主回路：采用交直交電壓型PWM變頻器，作用是在PWM的作用下產生所需要的三相互差120176。繼續(xù)第一章介紹了無刷直流電機，為下一章轉速電流雙閉環(huán)控制做了理論依據(jù)。因此一相的感應電動勢為： （27）將（25）（26）代入（27）式中，則轉速和總感應電動勢的關系為： （28）完成電機設計后、都是固定值。 由物理知識，導體切割磁感線形成的電動勢為： （25）其中，為磁場強度，為導體垂直于磁場運動速度的分量，導體長度。由上節(jié)電壓方程可以得到重點電壓方程，則無刷直流電機的狀態(tài)方程為： （23）因為無刷直流電動機和傳統(tǒng)直流電動機運行特性基本上是一樣的，所以構建的動態(tài)結構框圖和傳遞函數(shù)也一樣。無刷直流電機的反電動勢是平頂寬度為120度電角度的梯形波，其梯形波的幅值大小和電機的轉速成正比。式中，為轉子角速度。將定子繞組互感當作常數(shù)時，即。此外忽略電樞反應，默認氣隙磁場是均勻的。電角度、電機定子，繞組上電阻電感都完全一樣，產生的反電勢為梯形波。所以，磁懸浮飛輪電機繞組電阻和電感都很小，使得相電流在電機在運行的過程中可能會存在不連續(xù)狀態(tài)。無刷直流電動機的感應電動勢正比于電機匝數(shù)和轉速,電樞繞組串聯(lián)公式為,其中E為無刷直流電機電樞感應線電動勢，P為電機的極對數(shù)，W為電樞繞組每相串聯(lián)的匝數(shù)，為每極磁通，n為轉速，為極弧系數(shù)。電角度即1/2周期。導通型：與120176。完成一次換相，合成之后的轉矩是一相通電轉矩的倍。電角度，即1/3周期進行一次換流，各個功率開關元件導通的順序為；；、……、……。（b）所示。當轉子轉過60176。導通型：設霍爾元件檢測輸出高電平，觸發(fā)導通功率開關、。導通型，它們的輸出轉矩大小也有所不同。功率開關元件通電方式又有不同，具體可以分為120176。通常情況下，永磁無刷直流電動機大多數(shù)都是采用三相橋式功率來作為主電路。（3） 光電式位置傳感器這是一種產生一系列脈沖信號來檢測轉子空間所處位置的的檢測方式，光電式位置傳感器利用帶缺口旋轉[15]且與電機轉子同軸安裝的圓盤對光電元件進行通、斷控制檢測并產生信號。電角度的方波位置信號，這樣同軸安裝的電機轉子磁極的空間位置信息就可以被反映出來。三個霍爾元件、時，根據(jù)的不同N、S極性而產生出三相寬120176。電角度、相互之間差120176。目前，市場上常見的磁敏元件為霍爾集成電路或霍爾元件。三相繞組的通電時間和長短和定子繞組與轉子的相對位置也是有關系的，通過轉子位置檢測器來感應并產生了轉子位置信號，再經過邏輯處理、功率放大后形成驅動信號來控制功率開關元件的關斷，再去控制定子繞組的通、斷（換向）在永磁無刷直流電機中常用的位置檢測裝置有以下幾種形式： （1）電磁式位置傳感器利用電磁效應我們可以來間接測量轉子的位置，常見的有開口變壓器、接近開關等等，其中開口變壓器使用最多。逆變器也可以采用三相半橋，但是大多情況下都是三相全橋結構。轉子部分是將鐵鈷硼這種永磁材料直接貼在轉子上，成瓦片的形狀。永磁無刷直流電動機也可以看做是一種永磁式同步電機，不同的是用逆變器即功率電子開關代替了直流電機中的換向器即機械接觸式逆變器，不再使用基于接觸導電的電刷，而是用無接觸式的轉子位置傳感器來代替它，它們起到了類似的作用。電刷的作用則更多，它不僅使電流流過，而且更重要的是電樞繞組中電流換向的地點也是由電刷的位置所決定的，而電樞磁勢的空間位置又由電樞繞組電流影響，所以電刷也決定了電樞磁勢的空間位置，也就是說電刷起到了檢測電樞磁場空間位置和電樞電流換向位置的作用。在考慮到定子磁場和電樞繞組的相互作用時，我們可以把永磁無刷直流電機當作一臺電勵磁的同步電動機，這樣直流電動機就由電刷和換向器與同步電動機相互聯(lián)系起來。第二章 無刷直流電機的工作原理及其數(shù)學模型 無刷直流電機主要是由轉子位置檢測器、功率電子開關（逆變器）和電機本體三個部分組成。本章對無刷直流電機做出了簡單介紹，介紹了其在工業(yè)中的應用及其控制方法。第四章 介紹MATLAB/SIMULINK，并建立模塊對進行仿真，記錄結果。第二章 介紹無刷直流電機的工作原理和結構，并在此基礎上建立無刷直流電機的數(shù)學模型。 章節(jié)安排本課題主要對無刷直流電動機的雙閉環(huán)控制進行分析，其中轉速電流雙閉環(huán)控制是重點。其良好的動態(tài)性能主要體現(xiàn)在抗負載擾動以及抗電網(wǎng)電壓之上。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，在調速鄰域中，轉速電流雙閉環(huán)控制的理念已經得到大多數(shù)學者工程師的認同。隨著人們對生活品質的不斷提高，對無刷直流電機的要求也不斷提高。因為被控對象大多是不確定的且具有復雜性，所以人們很難直接建立出非線性函數(shù)，通過采用神經網(wǎng)絡算法，可以使用具有逼近任意非線性函數(shù)的能力來模擬難以直接建立出函數(shù)的非線性函數(shù)。（4）神經網(wǎng)絡算法控制人工神經網(wǎng)絡是是一個高度復雜的非線性動力學系統(tǒng)，他的組成是許多神經元處理單元相互連接而形成的網(wǎng)絡。因為沒有運用直接檢測轉子位置的裝置來檢測電機轉子的位置，所以這種采用檢測電壓、電流和磁鏈等物理量通過間接計算處理得到轉子位置的直流電動機也被稱作為無位置傳感器直流電動機。（3）無位置傳感器控制電機上可以通過安裝[12]光電碼盤、旋轉變壓器、霍爾元件等裝置來直接檢測電機轉子位置。合理選用滯環(huán)寬度可以減小轉矩脈動。（1）雙閉環(huán)控制 雙閉環(huán)控制采用轉速、電流雙閉環(huán)，其中外環(huán)是轉速環(huán)，內環(huán)是電流環(huán)。在價格方面，釹鐵硼磁性材料也非常好有優(yōu)勢，此外由于這種材料磁能積高，省去了其空間，制造電機也會簡單很多。一場關于磁性材料的大革命在1983年爆發(fā)了，這一年日本人發(fā)明了新材料釹鐵硼（NdFeB）。磁性材料的發(fā)展過程很漫長，大體上可以分為如下幾個階段：一開始使用的是鋁鎳鈷，后來又開發(fā)出了[10]鐵氧體磁性材料并且一度成為主導。除此之外，不像傳統(tǒng)的算法所需要的采取過零算法，該算法還提供了速率信息和瞬態(tài)位置的信息。但是在無刷直流電動機上可以利用DSP固有的計算能力來上實現(xiàn)很多不需要傳感器的控制。（3）PWM技術無刷直流電動機的性能因為DSP和高速微處理器的誕生而得到了保證。伴著這些器件使用的地方和深度越來越廣，也越來越深，器件的價格也不斷地下降。而電機朝著高電壓，低電流發(fā)展就可以避免這一現(xiàn)象，有效地提高了電機效率。（1）電機向高電壓、低電流發(fā)展[8]由于電力電子技術發(fā)展，電力場效應管能夠達到高電壓和低電流。目前我國研發(fā)并生產的永磁無刷直流電機主要運用在軍工設備方面，但是在電冰箱、空調以及微型風機等微型與特種永磁無刷直流電動機的研制方面幾乎還屬于空白。圖1無刷直流電機穩(wěn)速控制鎖相控制：如掃描儀、攝影機之類要求恒速或嚴格同步轉速的裝置，帶穩(wěn)速裝置的無刷直流電機已經被越來越多的應用在這類儀器上。交、直流伺服系統(tǒng)多應用在高速度、高精度的控制系統(tǒng)中[7]。但是由于無刷直流電機小而且輕、高效率且能耗小等諸多優(yōu)點，無刷直流電機系統(tǒng)正在逐漸地取代中小功率的交流變頻系統(tǒng)，尤其是在原來應用變頻系統(tǒng)較多的領域諸如印刷機械、紡織機械等，有些原來使用直流電機的地方也逐漸被無刷直流電機所取代。在食品包裝機械、印刷機械、紡織機械、交通車輛和物料輸送機械中經常使用交流異步電動機、直流電動機和無刷直流電動機，這也是常常使用的三種主要電動機。但是當在功率大的時候，由于成本較高，無刷直流電機還使用較少。一般采用低速齒輪減速異步電動機或電磁減速同步電動機。而部分不需要調速的電機或者可以接受轉速隨著負載稍微變化的電機，比如水泵等就需要使用2極或4極異步電動機；（2）對工作時轉速高但很輕的負載諸如攪拌機、吸塵器和地毯清掃洗滌機等，大多數(shù)負載是由直流電動機或單相串勵電動機直接帶動的；但如果是高速驅動且要求噪聲小，可以選擇使用由直流電源供電的無刷直流電動機或由逆變器供電的中頻異步電動機。三相或單相同步電機和交流異步大多應用在一般不需要調速的工業(yè)場合。 無刷直流電機在工業(yè)中的地位及應用近年來，稀土永磁材料和電力電子器件性價比越來越高。抵抗顛簸震動能力強，運轉平滑，壽命長[5]。有較高的可靠性，穩(wěn)定性和適應性，并且保養(yǎng)維修簡單。啟動電流小并且能實現(xiàn)無級調速，帶動大負載和寬范圍內調速。 無刷直流電機的特點[4]無刷直流電機可替代直流電機調速，不僅放棄使用碳刷、滑環(huán)結構；而且可在低速大功率條件下運行，省去使用減速機直接驅動大負載。并且將它們在漢諾威展覽[3]，這正式表明了由電子換相的無刷直流電機走入了實際運用的時代。1964年，[2]美國宇航局用它來控制衛(wèi)星在太空中的運行。20世紀60年代初以后，無刷直流電動機被運用到實際中去。目錄第一章 緒論 1 1 1 無刷直流電機的特點 1 無刷直流電機在工業(yè)中的地位及應用 2 2 3 3 4 4 4 6 本課題的研究意義 7 章節(jié)安排 7 8第二章 無刷直流電機的工作原理及其數(shù)學模型 8 8 8