基于嵌入式DSP的小功率无刷直流电机控制系统的仿真研究VIP专享

基于嵌入式 DSP 的小功率无刷直流电机控制系统的仿真讨论摘要：无刷直流电机〔BLDCM〕是最近几十年迅速开展起来的一类新型永磁电机，它实现了电子换向取代机械换相。本论文无刷直流电机应用领域以及开展前景，在 MATLAB/Simulink 的仿真环境下构建了转速电流双闭环控制系统模型，提出系统的控制策略，最后进行了仿真验证。关键词：无刷直流电机；电子换向；MATLAB伴随着科学技术的开展，尤其是微集成电路技术、半导体相关技术、数字信号微机处理技术领域蓬勃开展，无刷直流电动机〔BLDCM〕在多个领域，特别是运动控制领域中占领了一席之地，显示出宽阔的应用前景。[1]无刷直流电机的换向是通过电子换向代替了有碳刷的机械换相方式，所以它具有电机结构简单，控制精度高，维修方便，市场应用范围广等优势，正是由于 BLDCM 的这么多的优点才使得它在军事、注塑机、工业机器人等领域被广泛应用，例如主要应用在计算机的光驱、音响设备等办公自动化领域，机械制造业的机械臂、电梯控制等工业伺服控制领域以及医疗器械领域。[2]1 无刷直流电动机的建模与仿真在 MATLAB7.6 的 Simulink 环境下，利用 SimpowerytemToolbo 某提供的丰富模块库，在分析 BLDCM 数学模型的根底上，提出了建立 BLDCM 控制系统仿真模型的方法，系统设计框图如图 1 所示。BLDCM 建模仿真系统采纳雙闭环控制方案：转速环由 PI 调节器构成，电流环由电流滞环调节器构成。[3]如图 1 分析得，BLDCM 控制系统的内环是电流环，它的输入值是速度调节器 ASR 的输出值与电流反响量相比较之后的值，得到的值再送进电流调节器 ACR，输出 PWM 控制信号，三相全桥逆变电路再经调节后的 PWM 信号驱动，进而调节电枢电流；将参考转速的数值送进速度环的输入端口，再与速度反响值作比较之后，得到的值再送进速度调节器 ASR 里面，即可获得电流环输入的目标电流值。[4]经过 BLDCM 转速电流双闭环控制系统的详尽阐述之后，为了实现无刷直流电机的快速启动，稳定运行以及精准换向的要求，[5]在 Matlab/Simulink 仿真环境下，设计了转速电流双闭环控制调节的仿真模型，并且实施了不同的工作状况下相关特性实验和分析。如图 2 所示。2 仿真结果在 0.2 时刻设定转速为 1000r/min，待系统转速到达稳态运行时，在0.5 时刻给定转速为 1300r/min，整个过程中系统的转速变化曲线如图 3所示。3 结论图 3 可以看出转速响应曲线快速的跟随着给定转速，说明 BLDCM 调速系统的跟踪特性良好。可以得出结论，本文所设计的 BLDCM 控制系统方案各项性能指标到达了预期目标，具有良好的静、动态性能。