高精度机电伺服控制系统.pdf

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1、书书书!#年第!期!驱动控制#$%&()*+*,!高精度机电伺服控制系统$%&收稿日期：#$%#&%#改稿日期：#$%#$%#$基金项目：国家航空基金资助（#()*&#&$）高精度机电伺服控制系统张海涛，林!辉（西北工业大学，陕西西安+#）!摘!要：采用一种新型的多模态,-.控制与模糊控制相结合算法的控制方法实现高精度机电伺服控制系统。详细介绍了控制系统采用的硬件结构和位置环、电流环和速度环三闭环控制方法。关键词：无刷直流电动机；伺服控制；多模态,-.；模糊控制；./,中图分类号：($&文献标识码：)文章编号：*+,#*-（!#）!,$%,$)./01 2345/6/78 9:45;3/5 7

2、8;37:?6;4!#$%&%(&)，*+$,（012345673628,19:36;488?6273:，A=8+#，B48=）)A6;3B5;：C 4D4 E26;718 696;32;762?1%;183219 7:736F 5=7=G1E36G H=76G 18=865 FI93F1G6=8G,-.;183219=9D1J234F=771;=36G 534 346 KILL:;183219=9D1234FM-8 E=23;I9=2，346 34266;9176G 911E7 8;9IG8D E17318 911E，;I22683 911E=8G7E66G 911E，=8G 346 4=2

3、G5=26 732I;3I26 1K 346;183219 7:736F 5626 G67;2H6G 8 G63=9MC4?D73E6：H2I749677.B F1312；762?1%;183219；FI93F1G6,-.；KILL:;183219；./,*引&言直流电机具有良好的调速性能，如无级调速、调速范围宽、低速性能好、高起动转矩、高效率等，但存在换向火花。而无刷直流电动机由于采用电子换向，,NO 调速，在进一步提高直流电机性能的同时又克服了直流电机机械换向带来的一系列问题，从而成为了高精度机电伺服系统的首选。无刷直流电动机控制器可采用电机控制专用./,，如 P-公司的B#系列./,，其

4、集成的大量片内外设，替代了单片机需要扩展的外围电路，可以大大简化硬件电路，提高系统可靠性且易于实现复杂的控制算法，满足算法大运算量的要求。为满足性能的要求，系统采用 PO/&#)Q+处理器构件控制平台。本系统充分利用./,的各种片内资源，以简洁的硬件结构实现了电机的速度、电流的全数字化控制。本文重点介绍了多模态,-.控制与模糊控制(，$相结合的控制技术，根据不同时刻的偏差-和偏差变化率 对,-.参数进行不断调整。与固定参数的,-.控制算法&相比，采用这种算法系统输出精度高、响应速度快并具有较强的鲁棒性和较好的动静态性能，基本满足了高精度伺服系统的需要。最终动态性能能达到：!过渡过程时间#(#F

5、7；超调量#*R；#半波振荡次数#+次。!系统的硬件构成和工作原理+，*!M*系统硬件结构简介PO/&#)Q+数字信号处理器是在)(S 系列的基础上开发的高性能定点芯片，其先进的内部和外设结构使得该处理器特别适合电机及其他运动控制应用，能够真正地实现单片控制。该芯片能够运行)(S 开发的代码程序，并且它采用&位操作，大大提高了处理能力。由于在 PO/&#)Q+芯片上集成了上述灵活、可靠的控制和通信模块，因此完全可以采用单芯片实现伺服系统的控制和通信功能。图+给出了本系统的整体硬件结构功能框图。图*&采用 PO/&#)Q+实现伺服控制系统功能框图!M!具体应用电路功能介绍本系统采用方波电机，运行

6、时每相的反电动势是波顶宽度为+#T电角度的梯形波。系统的功率电路采用三相全桥逆变电路，如图 所示。霍尔元件安装的电动机内部检测转子磁极位置，根据霍尔!驱动控制#$%&()*+*,!#年第!期!$高精度机电伺服控制系统%&$信号和转子磁极位置，使开关器件两两导通，实现逆变电路的三相六状态#$%导通方式。在图#中，三个位置间隔#$%分布的霍尔传感器&、&#、&经整形隔离电路后分别与()*#$+,#-#的三个捕捉引脚./0、./0#、./0 相连，通过产生捕获中断来给出换向时刻。由于电动机每次只有两相通电，其中一相正向，另一相反向，形成一个回路，因此每次只需控制一个电流。用电阻 1 作为廉价的电流传

7、感器，将其安放在电源对地端，就可方便地实现电流反馈。电 流 反 馈 输 出 经 滤 波 放 大 电 路 连 接 到()*#$+,#-#的/2.输入端，在每个 03)周期都对电流进行一次采样，对速度（03)占空比）进行控制。为了获得伺服系统最终经减速器后输出的实际角度，采用 322 系列精密导电塑料线性电位器（标准符合美国军标)4+5 1 5 6$#/，)4+57(2 5#$#,），其特点是可靠性高、线性度高、输出平滑，分辨率理论上无上限，同时使用寿命长，彻底克服了普通旋转光栅编码盘抗震能力差、易碎的缺点。相应的位置信号连接到/2.输入端，从而获得高精度位置信号作为位置环的反馈量，其再经不完全微

8、分及数字滤波处理后可得到伺服系统的速度输出，作为速度环的反馈量。()*#$+,#-#通过 03)8 03)9 引脚经一个驱动电路（本系统选用的是 41公司的 41#$）连接到六个开关管，实现定频 03)和换向控制。图!$2*0 控制和驱动电路%无刷直流电动机位置伺服系统控制策略本系统采用全数字三闭环控制，电流环和速度环分别设计成典型!型系统和典型型系统，控制算法分别采用 0 控制和 04 控制；位置环采用多模态042 控制在大偏差范围内采用积分分离的 042控制，在中等偏差范围内采用鲁棒性很强的模糊控制，可以加快系统的响应；而在偏差比较小的范围内采用不完全微分的 042 控制以消除模糊控制存在

9、的稳态精度不足的问题。位置伺服系统的控制如图 所示。图%$位置伺服系统控制框图图$位置环控制算法流程图 位置环的控制位置环控制算法流程如图:所示。;(在大偏差范围内采用积分分离的 042 控制在数字 042 调节控制系统中，引入积分环节的目的是为了消除静差，提高精度，但在过程的开始、结束或大幅增加给定值时，短时间内系统输出就有很大的偏差，这样会产生积分积累，致使控制量超过执行机构可能允许的最大动作范围对应的极限控制量，引起系统较大的超调，甚至振荡，这对于伺服电机的运行来说是不利的。为了减小电机在运行过程中积分校正对控制系统动态性能的影响，可采用积分分离 042 控制。当电机的实际位置与给定期望

10、位置的误差小于一定值时，再恢复积分校正环节，以便消除系统的稳态误差。积分分离控制算法可表示为：!（）#$0%（）&!$4$#$%（）(&$2(%（）)%（)）式中：(%（）#$!%（）?；根据实际情况人为设定的阈值（?$）。;!基于参数模糊自适应整定控制理论 042 控制器的设计由于常规 042 调节器不具有在线调整其参数$0、$4、$2的功能，致使其不能满足在不同的偏差和偏差变化下系统对 042 参数的自整定要求，从而影响其控制效果的进一步提高。为了克服这种缺点，获得高精度的位置输出，当位置偏差小于 阈值时，我们在位置环上采用了基于参数模糊自适应整定理论的 042 控制算法。模糊控制不依赖于

11、对象模型，它不是用数值变量，而是用语言变量来描述系统特征，并依据系统的动态信息和模糊控制规则进行推理以获得合适的控制量，因而具有较强的鲁棒性，但一般情况下稳态控制精度不太理想:。在图 中，我们将输出响应曲线分为*+、+,、,-、-.四段，即：!#年第!期!驱动控制#$%&()*+*,!高精度机电伺服控制系统$#%图&%位置环输出响应曲线!段：#，#$#；$段：#$#，#$#；$%段：#$#，#；%&段：#，#。这样，在不同的#和#范围内将采用不同的%&参数，因此必须考虑不同时刻三个参数的作用以及相互之间的关系。参数自整定的调节规律如下：（(）当)#)较大时，为加快响应速度并防止开始时偏差#瞬间

12、变大，取较大的%和较小的，同时为了防止积分饱和，避免系统响应出现较大的超调，应尽量减小&；（*）当)#)和)#)为中等大小，为使系统响应的超调减少，%、&和 都不能太大，应取较小的&值，%和值的大小要适中，以保证系统响应速度；（+）当)#)和)#)较小时，为使系统具有良好的稳态性能，应增大%和&值，同时为避免系统在设定值附近振荡，并考虑系统的抗干扰性能，适当选取值，通常为中等大小。在此阶段采用不完全微分%&算法。根据以上调整规则并结合笔者的调试经验，总结出误差&和误差变化率&$与%&三个参数之间的模糊关系，从而在运行中通过不断在线检测&和&$而得到相应的,、-、.值。在本模糊控制器中，控制规则

13、涉及五个论域：偏差&、偏差变化率&$以及%&控制的三个参数,、-、.。&划分为/个语言变量：(、()、(*、+*、+)、+；&$划分为 0 个语言变量：(、()、*,、+)、+；,、-、.分别划分为 1 个语言变量：(、(-、()、*,；各自的隶属函数分别如图/所示。（2）&的隶属度函数（3）&$的隶属度函数（4）%的隶属度函数（.）&的隶属度函数（5）的隶属度函数图%隶属函数示意图图/中的隶属函数论域是经过规范化之后得到的。以误差&为例，假设其实际论域为.，/，则可通过规范化公式 0 67（1 8.9/*）/8.将其统一到区间 81，1 上。根据以上的论述和笔者的调试经验，总结了:1条推理语

14、句，整合成模糊控制表如表(所示（由于篇幅所限，仅给出&的模糊控制表）。表(%&的模糊控制表&$+)*,()(+*,*,*,*,*,+)(-()()()*,+*(-()(*()(-()*,()()()(-(*,*,*,*,*,);$对于不完全微分%&控制算法的实现在偏差较小的范围内，微分项有可能会因为偏差突变而急剧增加，容易导致系统振荡，不完全微分%&能够克服微分项的这种不足。不完全微分的实现方法是在控制算法中加入一个一阶惯性环节（低通滤波器）2（)）6(9 34。这里把低通滤波器直接加到微分环节上。5（)）6%7%3&)7%3)(7 3()&（)）65%（)）7 5&（)）7 5（)）将上式离

15、散化得：8（9）6 8%（9）7 8&（9）7 8（9）对微分项 5（)）6%3)(9 3采样时间，!639 3；%比例系数；3?、3积分和微分时间常数；3*；每相电枢绕组电阻#;+!；谐波减速器减速比*1#L(。（下转第 1/页）!读者园地#$%&()!#年第!期!$%&$（#）转子冲片压装与铸铝工艺。转子外径小又长，冲片槽面积小，且为斜槽，这对冲片压装带来较大困难，如果压装后冲片内槽面积减小，使铸铝时流动困难，造成断条或细条现象，电机性能变差，为此专门设计一套工装夹具进行压装，保证转子准确尺寸，同时在铸铝前，转子先予热后再压铸，使铝液能畅通地流满每个槽中，不会产生细条和断条现象，保证了压铸

16、质量。!%!(管状电动机主要性能试验值产品经浙江省电气安全和电磁兼容质量检验中心检测，各项性能参数均符合企业标准，其主要性能测试值如表$所示。表)$性能测试值型!号%&()*($+,*型!号%&()*($+,*电压,-频率,./电流,0输出转矩,12堵转转矩,12*3#334+34 3#534$6输出功率,7振动,228($噪声,9:（0）转速,;23。（上接第$5 页）由图?可知，永磁低速同步电动机角度随动系统具有很好的跟随特性，当自整角机转一圈时，永磁低速同步电动机随之转过*，且能够连续的进行角度位置的跟随。图#$角度随动系统位置传输&结$语采用数控模拟开关和大功率运放的同步相敏解调电路应

17、用于永磁低速同步电机角度随动系统，相对传统角度随动系统，能使整个系统结构简单，体积减小，控制精度大大提高。由试验结果可知，同步相敏解调电路能很好地实现角度位置交流电压信号的同步解调，因而在各种角度随动系统中具有很好的应用前景。参考文献$!杨贵杰，李勇，陆永平等4 磁感应子式无刷直流电动机的模型及控制 A 4 中国电机工程学报，*33，（#）：$*B$*?*!王宗培，程树康4 双极性驱动的三相反应式步进电动机 A 4 微特电机，$56$，5（*）：$+B$5!孙宝来4 一种新型的相敏解调器及其应用 A 4 电气传动，*33$，（)）：#3 B#$)!蒋安毅4 位置控制系统中自整角机和相敏放大器的

18、组合作用分析 A 4 江苏冶金，$555，（$）：#+B+3#!林涓，陆寿茂4 相敏信号解调电路设计分析 A 4 遥控遥测，*33*，（$）：6 B+)!为进一步提高本刊的编辑质量，请您对此文在读者服务卡上圈上数字代码：有价值，请圈$；没有价值，请圈$*。（上接第?页）无刷直流电机位置伺服系统在位置偏差为*#时的实际运行结果如图?所示。（C）常规 DE&控制（F）多模态 DE&控制图#$系统的输出响应曲线比较采用两种不同 DE&控制的输出响应曲线，可以看出，无论系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态精度，多模态 DE&控制的效果都比常规 DE&控制要好得多。&结$语由于采用了先进的 GHI*3J

19、*6$*数字信号处理器，使得整个稳定时间能够很短，并且由于其集成度高，使得控制系统的体积大为缩小。本文中针对高精度伺服系统要求控制精度高，响应速度快，与常规的 DE&不同，采用一种多模态的 DE&控制算法，根据偏差和偏差变化结合模糊控制，在不同阶段采取不同的控制策略，充分发挥各种控制策略的优势。试验结果表明该系统性能稳定，能够较好地满足系统的高精度伺服性能要求。参考文献$!KLM;2C;8 0.，GN=OOP&A4 0QQROCSN=NT&ID SMOP=NRNUV SN ORN8M9(QN8SN=(RNNQ 8M;LN 9;LM 8V8SM28 A 4 E=SM;=CSN=CR ANW;=C

20、R NT09LC=OM9 HC=WTCOSW;*!张涛，李家启4 基于参数自整定模糊 DE&控制器的设计与仿真A 4 交通与计算机，*33$，（$5）：*?B3!江秀汉，周建辉，汤楠4 计算机控制原理及其应用 H 4 西安：西安电子科技大学出版社，*333)!陶永华4 新型 DE&控制及其应用 H 4 北京：机械工业出版社，*33*#!苏奎峰，吕强，耿庆锋等4 GHI*3J*6$*原理与开发 H 4 电子工业出版社，*33#+!张为国4 模糊控制理论与应用 H 4 西安：西北工业大学出版社，$555!为进一步提高本刊的编辑质量，请您对此文在读者服务卡上圈上数字代码：有价值，请圈*；没有价值，请

21、圈*)。高精度机电伺服控制系统高精度机电伺服控制系统作者：张海涛，林，辉作者单位：西北工业大学,陕西西安,710072刊名：微特电机英文刊名：SMALL&SPECIAL ELECTRICAL MACHINES年，卷(期)：2007，35(2)被引用次数：2次 参考文献(6条)参考文献(6条)1.Overmars AH.Toncich DJ Application of DSP technology to closed-position-loop servo drive systems 1996(01)2.张涛.李家启 基于参数自整定模糊PID控制器的设计与仿真期刊论文-交通与计算机 20013

22、.江秀汉.周建辉.汤楠 计算机控制原理及其应用 20004.陶永华.尹怡欣.葛芦生 新型PID控制及其应用 20025.苏奎峰.吕强.耿庆锋 TMS320F2812原理与开发 20056.张为国 模糊控制理论与应用 1999 相似文献(10条)相似文献(10条)1.学位论文 庄喜润 基于ADSP-21990 DSP的无刷直流电动机控制系统研究 2006 本文以内置霍尔位置传感器的无刷直流电动机(BLDCM)为控制对象，进行了无刷直流电动机控制系统的软硬件设计。无刷直流电动机控制系统是具有数字化特点的电动机控制系统。通过数字信号处理器，成功地实现了对电机控制的数字化处理。系统硬件采用以ADSP-

23、21990DSP为处理器，功率电路采用以单电源供电智能功率模块PS21563构成，并采用高速光电耦合隔离芯片HCPL4504对PWM输出信号实现光电隔离，设计了控制电路，包括霍尔位置传感器状态检测电路、电流检测电路、保护电路，保护电路实现短路保护、欠压保护的功能。整个系统的硬件设计采取了很多EMC措施，增强了系统的可靠性。系统软件由主程序、中断服务子程序组成。主程序完成芯片初始化、中断的初始化、各个子模块的初始化等功能。中断服务子程序完成软件换相、A/D转换、PWM产生等功能。从实验测试结果来看，电机起动稳定快速、正常运转良好，具有较宽的调速范围等，满足了无刷直流电动机高性能伺服控制的准确性与

24、实时性的要求。2.期刊论文 俞斌.YU Bin 基于DSP的高性能无刷直流电动机数字控制系统-江苏电器2008,(7)以无刷直流电动机(BLDC)为控制对象,应用DSP为微处理器进行了无刷直流电动机控制系统的软硬件设计.无刷直流电动机控制系统是具有数字化特点的电动机控制系统.通过数字信号处理器与相关模拟电路的组合,成功地实现了对电机控制的数字化处理.仿真实验表明,控制系统满足了无刷直流电动机高性能伺服控制所需参数的准确性与实时性要求.3.学位论文 刘志强 基于DSP的高性能无刷直流电动机数字控制系统 2004 永磁无刷直流电动机(BLDC)是随着电机控制技术、电力电子技术和微电子技术的发展而出

25、现的一种新型电机.它是在有刷直流电动机的基础上发展起来的,由于无刷直流电动机既具备交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点,又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多特点,因此成为研究热点.该文以无刷直流电动机(BLDC)为控制对象,应用DSP为微处理器进行了无刷直流电动机控制系统的软硬件设计.无刷直流电动机控制系统是具有数字化特点的电动机控制系统.通过数字信号处理器与相关模拟电路的组合,成功地实现了对电机控制的数字化处理.经过实验表明控制系统满足了无刷直流电动机高性能伺服控制所需参数的准确性与实时性要求.系统硬件采用以TMS320LF2407为处理器,逆变器采用

26、以IGBT构成的全桥电路,并采用光耦3140对其驱动.设计了硬件互锁电路,在硬件上防止逆变器的上桥臂与下桥臂的直通,同时设计了必要的保护电路(包括过流保护、过压保护等保护电路).整个系统的硬件设计采取了很多EMC措施,采用控制电路与驱动电路分两块PCB板的设计方法,增强了系统的可靠性.系统软件采用C语言编写的程序,整个控制系统软件将采用主程序、服务子程序和中断子程序所组成.主程序完成芯片初始化、变量的初始化等.服务子程序完成A/D转换、键盘扫描、数字PI控制、软件换相、PWM产生等.4.期刊论文 李文忠.綦慧.LI Wen-Zhong.JI Hui 基于DSP与FPGA的全数字伺服控制系统研究

27、-电气传动自动化2005,27(4)基于DSP与FPGA的特点,设计开发了全数字无刷直流电动机控制系统.对速度检测电路、驱动电路、保护电路以及人机接口电路等内容进行了阐述.实验结果验证了该设计方案的有效性和可靠性.5.学位论文 左旭坤 基于DSP的无刷直流电动机伺服控制系统研究 2006 永磁无刷直流电动机是一种新型电机，其构成的控制系统具有体积小、效率高、经济性好等诸多优点，有巨大的发展潜力。数字信号处理器具有精度高、可靠性强等优点，TMS320LF2407ADSP能够实现完整的无刷直流电机控制功能。并可大幅简化控制电路，降低成本及增加系统可靠度。采用DSP作为主控制单元的电机控制系统的硬件

28、设计简单，只有电源、电气隔离、驱动器及电流采样等电路，其余部分皆可以用软件程序来完成。本文基于数字信号处理器TMS320LF2407A设计了无刷直流电动机控制系统。本文首先综述了目前国内外永磁无刷直流电动机的发展概况及趋势，简要介绍了永磁无刷直流电动机的结构和工作原理。并根据无刷直流电动机的数学模型建立了电动机在Matlab/Simulink平台上的模型，研究了无刷直流电动机在不同运行条件下的动态性能。文中介绍了驱动电路和控制电路的设计策略，设计了以TMS320LF2407ADSP为核心处理器的最小系统，包括电源管理、外扩RAM和通讯接口等部分。电机驱动器由IGBT-IPM智能模块组成，采用高

29、速光耦对其驱动。同时设计了电流采样电路，用于测量控制系统所需的电流、电压反馈信号。在系统的软件设计中，主要完成了电动机“速度电流”双闭环控制的功能。利用DSP成功实现了输出PWM信号、信号采集、换向控制、转速控制等功能。文中对各软件模块进行了详细的分析，最后给出了样机运行的实验结果。另外，本文提出了一种改进的神经网络与PI相结合的N-PI转速调节器的设计方法，利用神经网络的自学习自适应功能在线调整PI控制参数可以克服系统超调和短时振荡问题，对这种复合的N-PI控制方法在Matlab/Simulink下进行了仿真，结果表明，该方法达到了很好的控制效果。6.期刊论文 马瑞卿.刘卫国.李钟明.Ma

30、Ruiqing.Liu Weiguo.Li Zhongming 稀土永磁无刷直流电动机伺服作动系统-微电机1999,(1)介绍了一种简单实用的滑模变结构控制技术,给出了系统直线位移闭环控制结构框图及各环节的传递函数和硬件实现电路.7.学位论文 周家骐 基于因特网的无刷直流电动机伺服控制系统的研究 2008 无刷直流电动机用电子换相代替机械换向，克服了传统直流电动机由于电刷摩擦而产生的一系列问题，具有体积小、重量轻、效率高、惯量小和控制精度高等优点，因此，对无刷直流电动机伺服器的研究成了运动控制领域的热点。近年来，随着因特网的迅速发展，人们开始考虑将无刷直流电动机接入因特网，实现远程控制，以摆脱

31、常规控制器在空间上的局限性。但是远程网络数据传输会带来时延和数据包丢失等问题，这就增加了无刷直流电动机伺服控制系统的设计难度。本文针对上述问题，对基于因特网的无刷直流电动机伺服控制系统的设计进行了研究。本文首先在深入研究无刷直流电动机伺服技术的特点及发展，以及网络控制的现状和发展前景的基础上，具体探讨了以因特网为网络媒介的伺服控制系统的时延特性，并在一定条件下建立了简化的网络时延模型。进而在研究无刷直流电动机的数学模型的基础上，利用MATLAB6.5构建了带网络时延的无刷直流电动机控制系统的仿真模型。接着对基于因特网的无刷直流电动机的控制系统的实现进行了研究。针对所选用的电动机内置位置霍尔传感

32、器的特点设计了位置检测电路。对于电动机的转速控制，根据网络时延的特性，针对常规PID调节法的不足，设计了基于模糊控制理论的模糊PI控制算法，使控制系统既有模糊控制灵活而适应性强的特点，又具有PI控制精度高的优点。硬件部分采用TI公司型号为TMS320LF2407的DSP(Digital Signal Processor)作为主控芯片，首先对总体框架进行了设计，接着又对几个主要模块的实现进行了精心设计。软件部分采用模块化设计思想，主要包括PWM波形的发生、换向控制、转速信号的计算、模糊控制响应表的建立以及上位机监控软件等几部分的设计。根据实际条件，把实际网络环境和软件仿真结合起来，搭建了仿真实验

33、平台，并进行了仿真实验。仿真结果表明，控制系统的快速性、超调量、精度、可靠性、抗干扰性等性能指标均达到预期目标。8.期刊论文 白玉成.吴功平.肖晓晖.肖华.BAI Yu-cheng.WU Gong-ping.XIAO Xiao-hui.XIAO Hua 基于DSP的高压巡线机器人伺服控制系统-电力电子技术2005,39(2)在分析和研究高压巡线机器人原控制器的基础上,设计了一种基于DSP的全数字化控制器.该控制器采用主从式多处理器工作模式,用6个DSP对机器人12个关节的无刷直流电机进行伺服控制,采用高速CAN总线实现上位机和下位机的通讯.与原控制器相比,该控制器具有较高的集成度和优良的性价比

34、,便于降低成本,减少机电系统体积.试验表明,该控制器性能稳定可靠,可满足机器人多轴控制的需要.9.学位论文 朱宏伟 小卫星用飞轮电机的设计与控制 2003 作为卫星飞轮驱动电机,无刷直流电动机具有显著的优点,特别是电枢无铁芯的外转子结构无刷直流电动机,其效率高、线性度好、结构灵活、有效载荷高、可控性强.该文以小卫星飞轮用无刷直流电机的研制为背景,对电机的系统设计、特性仿真、控制特点、损耗发热和绕组温升等问题进行了研究.在电机的系统设计中,针对主动航天器姿态控制常用的飞轮控制姿态方案,给出了飞轮系统的技术要求,介绍了飞轮电机结构的设计特点,用有限元法对电机的磁场、瞬态特性进行了仿真,进行了电磁设

35、计与分析,给出了电机的设计方案,实验结果表明了计算的正确性.对飞轮电机的控制特点进行了分析,并比较了反接制动和能耗制动特点,对电机的控制系统进行了仿真,根据仿真分析设计的PI控制器能有效地控制电机电流,从而实现对电机的转矩进行伺服控制的目的.分析了转矩控制方式下电机的功率、能量平衡关系.指出了电机控制器的具体结构,控制器能够对电机进行转矩控制.在分析计算电机损耗的基础上,用热路法和有限元法计算了电机绕组的温升,实验验证了计算结果的正确性,同时验证了所设计的电机在最大功耗情况的温升不超过允许限值.10.学位论文 史雪冰 基于DSP的无刷直流电动机伺服控制系统 2002 该文设计了一种基于DSP的

36、直流无刷电动机伺服控制系统.根据伺服系统对快速性、高精度以及传动的刚性和高的速度稳定性等方面的性能要求,系统采用了位置、速度、电流三闭环的控制结构.为了使系统能够有很好的刚性和速度稳定性,在位置环之内设置了一个转速调节杆,并且以PI调节算法作为速度环控制器基本算法.这样不仅可以做到速度的实时反馈和调整,而且由于PID调节器的积分作用,可以使系统在稳态时做到速度无静差.为了方便操作者对系统的控制和实时了解系统的状况,在系统中设置了显示和设定界面,以实现人机对话.引证文献(2条)引证文献(2条)1.邵瑜.李声晋.高婧 基于DSP的模拟舵机位置伺服系统设计与实现期刊论文-微特电机 2008(9)2.徐斐.安毓英.林晓春 基于CAN总线的四路舵机控制器的研究期刊论文-电子质量 2007(11)本文链接：http:/