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无刷直流电机控制系统的频域辨识

贾文娜  
【摘要】: 微波成像扫描仪是气象卫星上的一个重要设备。扫描控制系统是扫描仪的电气控制执行机构,其控制性能直接关系到扫描仪的成像精度和卫星的任务完成情况。因此,研究高精度扫描控制系统设计方法和技术具有重要的实际意义。 控制系统的设计不仅包括硬件设计还包括软件设计,软件设计就必然涉及到控制算法的研究和应用。许多控制算法都是基于模型的算法,模型的辨识及其准确程度的高低决定了算法的可行性和所能达到的性能。本文正是基于此,对无刷直流电机控制系统的辨识进行了研究。辨识的方法有很多种,继电辨识的方法因具有其它许多方法所不可比拟的优点,成为本文研究的重点。论文从仿真和实际两个方面对无刷直流电机控制系统的辨识进行了研究。 在仿真方面,本文建立了无刷直流电机控制系统的数学模型,对标准继电辨识方法进行了改进,提出了适用于无刷直流电机的连续继电辨识方法。该方法通过两次继电测试实验,获得电机Nyquist曲线上两点的频率特性,进而可获得无刷直流电机控制系统的模型参数。仿真实例表明,该方法对无刷直流电机模型参数的辨识精度高,效果好。 在实际方面,首先,本文从硬件和软件两个方面进行了无刷直流电机控制系统的设计。在硬件设计部分,本文充分利用DSP丰富的内部硬件资源,完成了以TMS320F2812为控制器,简单外围电路如:速度检测电路、串口通信电路和位置检测电路等组成的控制系统。在软件设计部分,本文采用C语言模块化编程的方法,主要实现了PWM波的生成和更新、电子换相、数据通讯和PID控制等功能,从而实现了无刷直流电机在PID控制下的稳定运行。另外,为了方便对电机转速的实时监控,本文还在VC++ 2005的平台上开发了串口监控软件。其次,本文采用连续继电辨识的方法,在设计出的无刷直流电机控制系统上进行继电测试,辨识出了该控制系统的数学模型,实验结果表明连续继电辨识方法对无刷直流电机控制系统辨识的有效性。


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