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基于dSPACE永磁无刷直流电机控制策略研究

作　者: 呼明亮
导　师: 邱建琪
学　校: 浙江大学
专　业: 电气工程
关键词: 永磁无刷直流电机 dSPACE PI控制模糊PI控制直接转矩控制
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

永磁无刷直流电机既保持了直流电机良好的调速性能,又具有结构简单、启动力矩大、功率密度高、维护方便等突出优点,因而被广泛应用于航空航天、精密仪器、汽车电子、家用电器等领域。目前,国内外对永磁无刷直流电机及其控制技术进行了大量的研究。然而很多先进控制策略的研究都停留在理论的离线仿真研究阶段,这样得出的研究结果与实际往往有较大的偏差,且难以应用于实际开发。另外,传统电机控制算法的开发一般采用软件编程的方法实现,其开发过程复杂,代码编写工作繁重,开发周期长,而基于dSPACE的半实物体仿真技术可以显著加快永磁无刷直流电机控制器的开发。借助RTW和RTI的支持,dSPACE实现了和Matlab/Simulink的完全无缝链接,无需代码编写,在线模型便可生成实时代码,并自动编译、连接、下载到实时硬件中运行；借助于ControlDesk, dSPACE可方便的实现变量管理、参数在线调试等功能,从而大大缩短开发周期。正是基于以上优点,本文搭建了一套以dSPACE为核心的永磁无刷直流电机实验平台,并在该实验平台上通过离线仿真和在线实验的方法,深入研究了PI控制、模糊PI控制和直接转矩控制对永磁无刷直流电机性能的影响。PI控制算法作为一种经典的控制算法,以其实时性好、易于实现等特点广泛应用于永磁无刷直流电机控制。因此本文首先利用搭建好的实验平台,进行了永磁无刷直流电机PI控制策略的离线仿真和在线实验研究。然而,PI控制的效果取决于比例、积分系数之间的相互配合和制约,当系统运行状态发生变化时,需重新调节其系数关系,因而表现出对系统参数变化敏感、适应能力差的缺点。而模糊PI控制器既具有PI控制器结构简单、运行可靠、易于实现的优点,同时具备模糊控制器不依赖于被控对象精确数学模型且鲁棒性好的优点,因此本文进行了永磁无刷直流电机模糊PI控制的研究,通过与PI控制的仿真和实验对比研究,验证了模糊PI控制算法的优越性和可行性。无刷直流电机转矩脉动和动态响应性能,一直是国内外研究的热点,直接转矩控制因其转矩响应快、动态性能好而被应用于电机控制中,然而直接转矩控制在永磁无刷直流电机中的应用却比较少,因此本文利用搭建好的实验平台对永磁无刷直流电机直接转矩控制策略进行了一些探索性研究,仿真和实验结果表明,该控制策略能够对永磁无刷直流电机进行有效的转矩控制。

基于dSPACE永磁无刷直流电机控制策略研究

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