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基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统设计

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电动机是人们生活在最主要的机电能量转换装置,其中直流电机因便于移动,启动铸矩大,且调速性能好等诸多优点广泛的应用于航空航天、数控、化工、采矿等很多领域。本文对基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统设计进行了研究,主要以无刷直流电机为被控对象,使用 TMS320F28335 芯片对电机进行控制。首先,论文介绍了无刷直流电机的基本结构,并对其内部构造的每一部分的具体特性也做了详细的说明,其次具体分析了电机基本的运行原理,并建立数学模型进行推导出等效电路图,分析了电机的调速方式以及机械特性,然后介绍本文所使用的无刷直流电机调速系统的双闭环控制的框图,详细介绍了模糊控制的原理,对模糊控制器的设计进行了详细介绍和以及其各部分的功能,最后基于MATLAB对建立的电机模型进行仿真并对得到的仿真结果进行分析,验证该方法是可行的。
 
关键词:直流电机;MATLAB;双闭环调速更多范文
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无刷直流电机动态响应速度很快,控制性能相对比较好,自身的体积小以及重量轻,使用时间长,加上控制结构简单,维护的时候很方便,它的转速—转矩特性比较好,在很多领域都得到了广泛的应用,而且这些优点都带动了它的发展进程。无刷直流电机的换相方式是使用的电子换相这种方式,而不是使用传统的机械换相方式,所以这一点就限制了其在大容量范围的应用。因为制造无刷直流电机的时候所使用的永磁材料价格比较贵,这一点就使得电机的成本比较高,这样就造成它的发展变得很缓慢。随着新型电机材料的出现,无刷直流电机的性能得到了大大的改进,再加上半控型和全控型器件的相继问世,电机的价格得到了很大的降低,因此无刷直流电机越来越受欢迎。国内外对无刷直流电机的控制系统的研究已经相当的成熟,控制方法也有了进一步的完善和改进,这也使得电机的控制性能也得到了改善。在对中外研究成果进行借鉴、总结的基础上,文中使用TI公TMS320F28335 DSP为主控芯片,对电机的控制系统进行研究。无刷直流电机是由电子换向来代替传统有刷直流电机的机械换向,根据转子的位置信号来决定要导通的定子绕组。转子的位置信号需要一个检测装置来确定,可在电机中装有一个位置传感器,通过对电流,电压采样并通过相应计算得电机转子相应的位置与方向。转子位置信号得到后,在通过控制器相应计算来驱动功率开关器件的开通与关断来实现电机的换相。因此可看出,无刷直流电机的换相系统包括位置检测电路,功率驱动电路W及相应的控制电路。如图1-1所示。电机本体由定子和转子组成。在电机的机壳上面固定不旋转的是定子,它包括铁心和电枢绕组两部分。铁心采用硅钢片材质制成的,所以是用来导磁的。电枢绕组用来导电。因为定子在机壳上面,所以把电枢绕组在定子侧的时候能够达到很好的散热的效果。在电机中不固定旋转的是电机的转子,转子由永久磁钢、转轴以及其他的辅助装置构成。比较常用的转子结构有表面粘贴式磁极、环形磁极和嵌入式磁极。无刷直流电机的转子部分使用的是永久磁钢制成的,这样因为在电机运行的过程中可以气隙空间中产生足够的磁场。

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