基于DSP的无刷直流电机模糊神经网络调速系统的研究与设计

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无刷直流电动机在结构上用电子换相取代了机械式换相,避免了传统直流电动机由于摩擦而引起的一系列问题,并且具有结构简单、效率高、转动惯量小和单位重量出力大等优点,在工程实践和日常生活中有巨大的发展和应用潜力。  在无刷直流电动机控制策略的选择运用上,将智能控制中的模糊控制理论应用于其中,不必依赖对象的类型,也不必建立其精确的数学模型,而是通过制定模糊控制规则表,以确定合适的控制量。由于单一的模糊控制方法不含有积分环节,稳态误差难以消除,故本控制系统将传统的PID控制方式与模糊控制策略相结合,以期获得较好的动态响应,消除稳态误差。  本文首先全面介绍了无刷直流电动机的发展历程及当今国内外的研究发展趋势,清晰地对无刷直流电动机的结构、换相原理和位置检测做了阐述。针对无刷直流电动机的非线性、强耦合、多变量及传统控制方法难以进行优良控制的特点,本文着重研究了模糊神经网络控制策略及DSP微处理器在无刷直流电动机控制系统中的应用,设计了参数自调整模糊控制方法和BP神经网络控制方法相结合的控制策略,对抑制各种类型的转矩脉动做了深入分析,并完成了系统电路的硬件设计、软件仿真。  数字信号处理器(DSP)具有运算精度高、运算速度快、工作稳定性强等优点。本文以TI公司的TMS320LF2407型数字信号处理器(DSP)为控制器,完成了对无刷直流电动机调速系统的软硬件设计。硬件部分是以DSP为核心的电动机控制最小系统,包括主电路、IGBT驱动电路、相电流采样电路、转子速度和方向检测电路、通讯监控电路及保护电路。软件部分主要包括了主程序和定时中断服务程序,程序编写采用VC编程语言,处理速度快,满足了控制策略要求的高速性和实时性。  在系统设计完成后,本文基于MATLAB/SIMULINK建立了无刷直流电动机PWM控制系统动态模型,该模型采用转速、电流双闭环控制策略。通过仿真实验,发现本系统的响应时间段、速度快、超调量小,稳态误差小,取得了较好的仿真效果。  最后,本文对整个系统设计进行了综合评价,并对基于DSP的无刷直流电动机模糊神经网络调速系统设计过程中存在的问题进行了剖析,指明了以后研究的方向。
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