无刷直流电机Malab建模及仿真_开题报告

无刷直流电动机是随近几十年来电子电力技术发展起来的一款新型电动机。

它以法拉第的电磁感应定律为基础，以最新电子电力技术，数字电子技术和各种物理原理为后盾，具有很强的生命力。

随着工业的发展，现代设备更新，市场需求一个新型电机来提高生产效率，随着技术发展，无刷直流电机的成本越来越低，技术越来越成熟，应用更为广泛。这要求设计即要考虑成本，控制算法合理，又得有优良的控制性能，开发周期短。如何建立科学合理的无刷直流电动机控制系统的仿真模型，对于控制系统的设计快速分析，检测电机系统控制算法，降低系统设计成本，有重要意义。

以高性能的永磁材料和电子换向装置构成的无刷直流电动机来替代传统直流有刷电机的机械换向器，直流有刷电机换向器可靠性差、维护差的致命缺点得到解决。它可以使直流电机的控制性能好，具有维护简单的特点。随着微电子技术的快速发展和功率集成电路的设计，相应的专业和驱动芯片形成，无刷直流电机控制芯片控制模块与驱动模块产生，并从容地解决了无刷直流电动机驱动和控制问题。因此无刷直流电动机在控制邻域上表现出广泛的应用。

此课题研究的目的是在掌握一定的无刷直流电动机知识的基础上，培养掌握知识、运用知识解决问题的能力，培养一定的工程意识和创新意识，学会和熟悉一定的工程设计方法，为进一步的学习和能力的培养奠定基础。

二、无刷直流电动机国内外研究现状

永久磁铁作为一种高性能的永磁材料在无刷电动机中用于转子的制造，通过它所产生的气隙磁通能够保持为一个恒定的数值，能够使用于电动机的恒转矩运行。用于电机的恒功率运行，虽然无刷直流电动机不能通过改变电动机内部的磁通实现弱磁控制，但能够获得所需要的磁场削弱控制通过改善电机的控制方法。

永磁材料有很多种类，一种具有高矫顽力的永磁材料，剩磁，每单位体积可以在其类别有较大的气隙磁通特性，即稀土永磁材料。稀土永磁材料的利用能够大大地缩小电动机内转子的半径，减小转子的转动惯量。伺服设备，工业机器人和数控车床的传动系统具有良好的静态特性和良好的动态响应，这就使得无刷直流电动机相比于交流伺服电机和直流伺服电机而言表现出了更多的优越性得到了更好的体现。目前由于无刷直流电动机的发展势头很好，并且其得到了广泛的应用，既涉及到航空航天等国防事业，也能在我们日常生活中随处可见，例如电瓶车、电动汽车以及家用电器等。

 无刷直流电动机的研究目标重点集中在下列几个方面：

无机械式转子位置传感器控制

转子位置传感器在电动机驱动时是比较薄弱环节，原因是他会影响系统，可靠性能和抗干扰屏蔽的能力，同时也增加了系统的成本和复杂度，也占用了电机内部空间。有市场需求所以要开发无机械转子位置传感器。

转矩脉动控制

转矩脉动存在于无刷直流电动机当中，其随着电动机运行转速的提高而不断加剧，是的电动机的平均转速下降。所以，转矩脉动是无刷直流电动机的主要缺点，如何降低电机内部转矩脉动成为提高无刷直流电动机性能的一个主要问题。

智能控制

随着信息技术的发展以及控制理论的日益成熟，智能控制理论作为一种新型的、先进的控制理论在控制领域被深入研究。模糊逻辑控制、专家系统和神经网络控制是三个最为重要的方法和理论。其中模糊逻辑控制已经成成功应用到多方面，模糊控制是一种模糊规则和成熟经验有机地合成到智能驱动控制策略来控制。随着无刷直流电动机应用范围的不断扩大，只能控制技术将应用更广泛。

三、选题研究内容

一、无刷直流电机驱动系统研究

（一）无刷直流电机简介

   1.11无刷直流电机的基本构造

   1.12无刷直流电机的工作原理

（二）基于DSP的BLD驱动系统

   1.2.1控制策略选择

1.22硬件结构简图

二、无刷直流电机驱动系统的建模仿真

 （一）电动机本体的建模

   2.1.1 无刷直流电机的数学模型

   2.1.2无刷直流电机本体的建模

 （二）驱动系统建模

   2.2.1 速度控制建模

   2.2.2 参考电流模块

   2.2.3 电流滞环控制模块

   2.2.4 电压逆变器模块

三、仿真结果及分析

   3.1 建模仿真参数设定

   3.2 仿真环境输入值设定

   3.3 仿真结果及分析

      3.3.1 绕组电流仿真结果

      3.3.2 反电动势仿真结果

      3.3.3 电机转速仿真结果

      3.3.4 输出转矩仿真结果

四、总结

参考文献

[1] 刘刚 王志强 房建成．永磁无刷直流电机控制技术与应用[M]．北京：机械工业出版社，2008

[2] 侯磊．无位置传感器无刷直流电机调速系统的研究[D]．山东：山东大学控制理论与控制工程专业，2007

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