基于改进型双闭环控制器的无刷直流电机优化控制研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:gloriayue
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BLDCM不仅具有交流电机结构简单、效率高的优点,同时还具备有刷直流电机调速性能好的优势,因而成为了带式输送系统驱动部分的首选。要达到带式输送系统准确可靠输送物品、鲁棒性强的要求。就要实现对无刷直流电机的高精度控制。现有的双闭环控制结构因其不能抵抗电机启动阶段反电动引起的斜坡扰动,在高精度控制领域简单双闭环已不能满足要求,因此有必要将电机控制系统进行设计改进,实现电机的高精度控制。本文在分析了无刷直流电机的本体结构、工作原理、数学模型以及控制方法的基础上。针对电机的动态特性,先确定电流、速度双闭环的控制结构。PID算法作为最经典的控制算法,不仅结构简单、易于调试、且可靠性高,在工业上的应用仍为主流。所以本文选择PID控制算法来对电机进行控制,因电机启动阶段反电动势不能突变,会引起一定的斜坡扰动,本文在双闭环结构的基础上内环多加一个调节器,运用最经典控制算法改善无刷直流电机控制系统的调速性能,并提高其鲁棒性。此外,根据电机本体模型的数学公式以及电机的动态响应公式,创建了电机的数学模型,并完成了算法设计与仿真实验。结果表明:运用最经典的PID调节,改进的双闭环结构,在电机启动和稳态阶段都具有很大的优越性,启动电机只需要2S的时间,提高了电机启动效率;稳态阶段,给电机加负载干扰,电机也能迅速的调节到给定转速值,实现零误差,具备很强的抗扰动性能,实现了电机的高精度控制。最后,根据输送带驱动系统性能要求,搭建无刷直流电机控制系统实验平台。硬件系统分为电机驱动和微处理器控制两大模块,主要包括无刷驱动电路、位置检测电路、电源电路、电流采样电路、控制芯片电路、单片机外围电路等,并用模块化处理思路实现算法的编写与调试实验。实验结果表明:本文所设计的无刷直流电机控制系统控制精度高、可靠性良好、具有实时的加减速性能以及精确的跟随性,达到了误差小于5%的精确控制。
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