無(wú)刷直流電機(jī)(論文設(shè)計(jì))-閱讀頁(yè)
2025-07-11 15:55本頁(yè)面
【正文】 MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具， 是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個(gè)創(chuàng)建過(guò)程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。對(duì)各種時(shí)變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號(hào)處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫(kù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)行和測(cè)試。Simulink與MATLAB緊密集成，可以直接訪問(wèn)MATLAB大量的工具來(lái)進(jìn)行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的定義。 （2）交互式的圖形編輯器來(lái)組合和管理直觀的模塊圖 。（4）通過(guò)Model Explorer 導(dǎo)航、創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號(hào)、參數(shù)、屬性，生成模型代碼。 （6）使用Embedded MATLAB? 模塊在Simulink和嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行中調(diào)用MATLAB算法。 （8）圖形化的調(diào)試器和剖析器來(lái)檢查仿真結(jié)果，診斷設(shè)計(jì)的性能和異常行為 。（10）模型分析和診斷工具來(lái)保證模型的一致性，確定模型中的錯(cuò)誤。根據(jù)模塊化建模的思想，將控制系統(tǒng)分割為各個(gè)功能獨(dú)立的子模塊。電機(jī)本體的輸入為逆變模塊的輸出的三相端電壓，輸出是三相電流。根據(jù)這個(gè)原理，將三相反電勢(shì)波形一個(gè)運(yùn)行周期分為6個(gè)階段，每一個(gè)運(yùn)行階段都可用一段直線進(jìn)行表示，根據(jù)某一時(shí)刻轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信號(hào)，通過(guò)直線方程即可求得反電動(dòng)勢(shì)波形 從而得到直流無(wú)刷電機(jī)本體模塊，見(jiàn)圖41所示。電流滯環(huán)控制模塊的作用是實(shí)現(xiàn)滯環(huán)電流控制方法，輸入為三相參考電流和三相實(shí)際電流，輸出為逆變器控制信號(hào)選擇適當(dāng)?shù)臏h(huán)環(huán)寬，即可使實(shí)際電流不斷跟蹤參考電流的波形，實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)控制。速度給定信號(hào)與速度反饋信號(hào)比較后，送入PI控制器；速度調(diào)節(jié)器的輸出與電流反饋信號(hào)比較后，送入電流調(diào)節(jié)器。 轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊的輸入是電機(jī)本體輸出的三相電流和反電動(dòng)勢(shì)，它的輸出為需要測(cè)量的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。圖44 轉(zhuǎn)矩測(cè)量模塊以及轉(zhuǎn)速的計(jì)算 電壓逆變器模塊電壓逆變模塊實(shí)現(xiàn)的是逆變器功能，輸入為位置信號(hào)和電流滯環(huán)控制模塊給出逆變控制信號(hào)，輸出為三相端電壓。逆變器根據(jù)電流控制模塊所控制PWM信號(hào)，順序?qū)ê完P(guān)斷，產(chǎn)生方波電流輸出。圖51 無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真模型控制單元controller如圖52所示，其作用是根據(jù)轉(zhuǎn)子磁極位置分配電動(dòng)機(jī)三相繞組通電，及控制逆變器模塊6個(gè)開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)次序。m2，勵(lì)磁脈沖寬度120176。模型仿真結(jié)果如下圖53 轉(zhuǎn)速波形圖圖54 電壓波形圖55 轉(zhuǎn)矩波形圖56 三相定子電流波形給定200r/圖54為定子一相線電壓uab的波形，圖55為無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波形。6 結(jié)束語(yǔ)本文仿真和試驗(yàn)結(jié)果表明：波形符合理論分析，系統(tǒng)能平穩(wěn)運(yùn)行，具有較好的靜、動(dòng)態(tài)特性。因此，它為分析和設(shè)計(jì)無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)提供了有效手段和工具，也為實(shí)際電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試提供了新的思路。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多、工作量大和時(shí)間限制，本文僅對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了一些基本的研究。針對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)以及發(fā)展趨勢(shì)，為進(jìn)一步改進(jìn)和完善工作，本人還將繼續(xù)研究。Yin Yunhua, Zheng Bin, Zheng Jiexin. A kind of Brushless DC motor based on MATLAB control system modeling and simulation method [J]. Journal of system simulation,2008,20(2):293298. china[3] 劉剛，王志強(qiáng)，[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，Liu Gang, Wang Zhiqiang, Fang jiancheng. Permanent magnetic brushless DC motor control technology and application [M]. Beijing: Mechanical Industry Press, china[4] 楊浩東，李榕，[J].微電機(jī)，2003年.Yang Haodong, Li Rong, Liu Weiguo. The mathematic model of Brushless DC motor and its simulation [J]. Micromotor,2003. china[5] ——運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)[M].北京： Chen boshi. Electric drive automatic control system motion control system based on [M]. Beijing: mechanical industry press. china[6] 馬建偉，[M].北京:科學(xué)出版社，2007 Ma Jianwei, Li Yinya. Satisfactory PID control design theory and method [M]. Beijing: Science Press,2007 china[7] 吳曉燕，[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，～203Wu Xiaoyan, a double. The application of MATLAB in automatic control [M]. Xi39。an Electronic and Science University press,2006. 202to 203 china[8] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005。感謝我的導(dǎo)師賈雅瓊老師她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；她循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。感謝我的室友們，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。感謝湖南工學(xué)院四年來(lái)對(duì)我的大力
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