文档介绍：湖南大学
硕士学位论文
基于DSP的永磁无刷直流电机模糊控制系统的研究与实现
姓名:刘鼎
申请学位级别:硕士
专业:电气工程
指导教师:欧阳红林
20100408
摘要永磁无刷直流电机是近年来迅速发展起来的一种新型电机,它通过功率开关管实现电子换相以代替传统的机械换相,具有大转矩、高效率、体积小、重量轻等优点。随着电力电子技术的快速发展以及新型永磁材料的出现,永磁无刷直流电机在便捷式电动工具领域具有广阔的应用前景。因此,对其控制系统的研究具有重要的理论和工程实际意义。本文首先介绍了永磁无刷直流电机的发展概况,比较了永磁无刷直流电机控制系统与其它电机控制系统的优缺点,并对永磁无刷直流电机控制系统的研究现状进行概述。然后论文从研究永磁无刷直流电机的结构出发,详细论述了其工作原理,推导了它的数学模型,并以此为基础分析了永磁无刷直流电机的运行特性。其次介绍了永磁无刷直流电机控制系统的传统控制策略,分析了控制存在的不足,结合便捷式电动拉铆枪实际工况要求提出了一种权值自调整的模糊控制策略,并对其控制系统进行仿真。仿真结果表明,该系统具有良好的速度动态响应特性和抗干扰能力,能够满足便捷式电动拉铆枪的实际要求。接着,本文给出了以作为主控芯片的控制系统软硬件设计。其中硬件设计包括主控制芯片及其外围电路、主电路、功率模块驱动电路、电流检测及其保护信号检测电路、位置信号检测电路和电源模块电路,并对系统的主电路和控制电路进行了电磁兼容设计。在系统软件设计中,本文主要介绍了控制系统的主要软件流程图,包括系统主程序流程图、捕获中断流程图和中断流程图。最后,对系统进行了软硬件调试,实验结果表明本文提出的基于娜ㄖ自调整模糊控制系统运行良好,性能稳定,达到了预期的目标。关键词:永磁无刷直流电机;模糊控制;控制;电动拉铆枪基于挠来盼匏⒅绷鞯缁:刂葡低车难芯坑胧迪Ⅱ
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第滦髀引言铆螺栓是一种新型的紧固件,作为薄板构件的优选紧固件,铆螺母、铆螺栓已经在薄板上安装零部件的传统方法是在薄板上焊接螺母或在薄板上攻内螺纹。由此带来薄板变形,连接强度不够、焊接面不平整而且功效低等问题。铆螺母、广泛应用于各类高级机电产品。拉铆枪是使用铆螺母、铆螺栓的必备工具,该产品已经广泛应用于航空、造船、汽车、电梯、电器、仪表、轻工、装潢等各行各业的薄板连接及产品装配,国内外对其进行广泛研究并获得了一定的应用。目前市场上已有的拉铆枪主要分为三大类:一是传统的手动拉铆枪,其工作完全借助于人力,操作费力,并且工作效率低;二是气动拉铆枪,虽然操作方便,但是其体积大,不易携带;三是电动拉铆枪,便携式的电动拉铆枪由于其结构简单、携带方便、操作简单,在工业中得到了广泛应用。电动拉铆枪是以电源驱动电机为动力,通过电机的高速旋转,经过二级减速,靠传动螺栓使旋转运动变为往复直线运动,在薄板上安装铆螺母、铆螺栓的一种专用工具,它的结构示意图如图所示。电动拉铆枪能将铆螺母、铆螺栓直接铆接于薄板,并且无需焊接或攻丝,操作便捷、安全,铆接牢固、可靠,彻底改变了传统的薄板装配点焊工艺所存在的加工繁复、板面不平、位置不准、强度差、费工费料等不足。现有电动拉铆枪的驱动电机大多采用单相供电的交流电动机,然而在现场作业中,单相交流电源有时并不能方便获得,这在一定程度上限制了电动拉铆枪的应用场合。近年来,永磁无刷直流电机由于其体积小、重量轻、出力大、供电方便等优点被越来越多的作为便携式电动拉铆枪的驱动电机。因此,便携式电动拉铆枪的驱动电机控制重点集中在永磁无刷直流电机的控制。图电动拉铆枪示意图硕士学位论文
永磁无刷直流电机发展概况实用【。。年,原联邦德国的公司的锄分部在汉诺威贸易世纪初,直流电动机的发展已经趋于成熟。传统的直流电机拥有优良的转矩特性和调速性能,因此,在运动系统中得到了广泛的应用。但是传统直流电机必须通过机械电刷换向,而机械电刷的存在却带来了一系列的问题,如:存在机械摩擦、噪声、电火花无线电干扰、寿命短、制造成本高以及维修困难等缺点。机械电刷的这些致命缺点从而大大限制了传统直流电机的应用范围【永磁无刷直流电机是在传统的直流电机基础上发展起来的。年法拉第发现电磁感应现象,从此奠定了现代电机的基础理论【俊兰甏谝惶ㄖ流电机研制成功,直流电机才真正成为商业化产品【俊辏拦薒发明了控制栅极的水银整流器,并制成了直流变交流的逆变装置。针对传统直流电机的弊病,早在年,吞岢隽擞谜鞴艽嬗兴⒅绷鞯缁幕档刷,从而诞生了无刷直流电机的基本思想【俊兰甏恍┭д呖J佳兄采用电子换相的无刷直流电机,为无刷直流电机的诞生提供了条件。但由于当时的大功率电子器件还处于初级发展阶段,一直没能找到理想的电子换相器件,使得这种可靠