基于malabSimulink无刷直流电机驱动控制系统的建模与仿真_开题报告

一、文献综述

（一）国内研究现状

现代无刷直流永磁电动机是指由直流电源供电的，或由交流电源经过整流后的直流电源供电的，并具有传统直流电动机运行性能的现代无刷直流永磁电动机（BLDCM）和自控式永磁同步电动机（PMSM）。近30年来，随着永磁材料、微电子器件、电力电子器件、交流技术、电机技术、计算机技术及其控制理论的进步，现代无刷直流永磁电动机得到了很大的发展，使之被广泛地用于机床、制纸机械、汽车、机器人、视听设备、信息情报机械、计算机外部设备、医疗器械和家用电器等领域，尤其在兵器、航海、航空和航天等高科技领域内，现代无刷直流永磁电动机已成为完成各种特殊功能的伺服驱动机构的核心部件。

  我国无刷直流电机的研制开发起于70年代初期，主要是为我国自行研制的军事装备和宇航技术发展而配套。二十世纪八十年代以来国内外对无刷直流电动机展开了深入的研究。在转子材料方面，稀土永磁材料迅速发展，其矫顽力高、抗去磁能力强，且常规去磁曲线在大范围线性可逆等特点为永磁无刷直流电机的设计开辟了广阔的前景。

  我国在无刷直流电动机的发展应用上也有很大的进步。为了获得更好的节能效果和节省材料，我国空调制造厂也开始采用永磁无刷直流电机。另外还有一些控制空气净化器用无刷直流电机的机电一体化产品。其中无刷直流电机采用BMC(不饱和聚酯树脂)塑封结构，同时集成三相变频控制电路于一体，是一种低噪音，节能环保的产品。[2]

无刷直流电机是集永磁直流电动机、功率驱动器、位置检测元件、智能功率模块、专用微控制器、控制软件和硬件于一体的机电一体化高技术产品，它具有起动力矩大、调速范围宽、损耗低、效率高、无滑动接触和换向火花、可靠性高、噪音低、使用寿命长等突出优点。广泛应用于小功率的电机控制中，例如：洗衣机、电动自行车。系统主要功能：驱动力强：信号时延小；逻辑保护功能强，具有过流控制，电源取样放大功能；具有过流、过载检测；具有过压、欠压检测；对功率器件过热检测，防止功率器件烧坏；具有通信接口，与上级机通信；调速范围10-1000转/分。采用先进的控制策略，如模糊控制等。

（二）国外研究现状

由于无刷直流电动机具有的无火花特性，可用于纯氧，高效率，高启动扭矩，寿命长和良好的速度调节，甚至具有长达10年的免维护运行，无刷直流电动机可用于太空探索，卫星，飞行等。美国国家航空航天局关于无刷电机的研究^范文解释说，他们能够满足载人航天计划要求。研究人员一致认为，无刷电机能够更好地承受空间的极端环境条件，使它们能够满足关键任务的性能要求。如无刷直流电动机将为外星探测器的钻头提供动力，以便探测器可能将岩石和土壤核心样本带回地球。[8]

  如今在国际上各国纷纷推出了自己最新的科研成果。其中美国的专家研制出一种新型的BLDCM，其转子跟普通的BLDCM一样，而其定子却和普通的有刷直流机的转子极为相似，并能以转子位置传感器及逻辑开关电路，是定子绕组依次换向。其优点为大大减少了转矩波动，可在叫大范围内自然换向，充分提高了电机体积的利用率。此外还有人利用定子电流谐波的最优权重的设计方法，通过电流调节器等装置有效减少了电磁转矩及齿槽一起的转矩波动。英国研究人员研制成功了无齿槽的BLDCM，其主要的的作用是减少转矩波动，提高电机效率。针对位里传感器的改善。以此代替价格不菲的光学编码器，大大降低了电机成本，且提高了检测精度，可谓物美价廉。

随着直流无刷电机应用领域的不断扩大, 各种控制算法和控制策略层出不穷.国外在无刷直流电动机的传感器控制技术方面，有基于绕组分时方法的单相无刷直流电机无传感器控制技术的研究和基于模糊增益自适应PI的无刷直流电机（BLDCM）速度控制[9][10]。

为了便于理论分析 和验证各种控制算法和策略, 正确建立直流无刷电机控制系统的模型就显得非常重要[7].

二、^范文提纲

引言：

无刷直流电机控制系统的原理

基本结构

工作原理

运行特性

无刷直流电机数学模型

电机的电压方程

电磁转矩方程

运动方程

基于MATLAB Simulink 的BLDCM的系统仿真模型建立

仿真意义

MATLAB Simulink概述

本体模块

速度和电流控制模块

位置检测模块

仿真结果

结语

三、参考文献

著作：

[1] 叶金虎.现代无刷直流永磁电动机的原理和设计–北京：科学出版社. 2007 ISBN978-7-03-019444-2

[2] 翟德虎. 盘管风机用无刷直流电机及其控制系统.万方数据。://.wanfangdata.com.cn/index.html

[3] 黄磊.基于模糊增益自适应PI的无刷直流电机（BLDCM）速度控制.2013,04,23

[4] 郑吉，王学普.无刷直流电机控制技术综合[J]微特电机，2002,30（3）

[5] 夏长亮.无刷直流电机控制系统[M],科学出版社.2009.02

[6] 张国栋 祁瑞敏. 无刷直流电机模糊PID控制系统设计与仿真.2018.1

[7] 杨向宇 杨进 邹利平.直流无刷电机控制系统的建模与仿真.

华南理工大学学报(自然科学版). 2005年 8月,第33卷,第8期. 

[8] THE FUTURE OF BRUSHLESS DC MOTORS IN AEROSPACE. May 16, 2018 s://.kdedirect.com/blogs/news/the-future-of-brushless-dc-motors-in-aerospace

[9] Pillay P , K rishnanR. M odeling, simulation , and analysisof perm anentm agnetmotor drives( I): The permanentm ag net synchronous motor drives [ J]. IEEE Industry Appli 

cations , 1989 , 25( 2): 265- 273 .

[10] Authors Weizi Wang; Zhigan Wu; Wanbing Jin; Jiangping Ying.Sensorless control technology for single phase BLDCM based on the winding time-sharing method . Public in 31st Annual Conference of IEEE Industrial Electronics Society, 2005. IECON 2005. 16 January 2006 16 January 2006