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基于DSP的无刷直流电机参数自调节灰色预测控制

桂石翁  
【摘要】: 科技日新月异,数字信号处理器(DSP)技术在过去的十多年里取得了飞速的发展,由于DSP的性价比不断提高,已经开始大量应用于国民经济生活的各个领域。美国TI公司为适应市场的需要,针对电机控制领域推出了专用TMS320LF24x系列DSP,并取得了巨大的成功。无刷直流电机(BLDCM)以优越的性能,被广泛地应用于各个领域。 目前,无位置传感器无刷直流电动机(BLDCM)系统是电气传动领域研究的热点,但要进一步提高该系统的性能仍然存在许多难点问题。本文针对其中一些关键问题进行分析和研究,提出了相应的控制方案。在分析无刷直流电动机动态数学模型的基础上,该系统模型显示出良好的动、静特性,对于改进实际控制系统提供了方便。 首先,分析了无刷直流电机的本体结构和工作原理,进而阐明无位置传感器无刷直流电机的本体结构和工作原理,构建其动态数学模型,又基于Matlab/simulink对其构建独立的功能模块,再进行模块的有机整合,来进行建模仿真,这更加逼近实际系统,加快了设计和调试过程。 其次,利用我国学者邓聚龙、陈绵云创立的灰色控制理论,对传统电机PID控制策略进行改进,用灰色预测实现速度预测,该控制系统根据预测精度来自动调整速度控制器参数,以此来控制无刷直流电机转速调节。基于Matlab/simulink对其进行建模仿真,观察其动、静态特性,对结果进行了讨论。构建试验平台,以证明其理论的可行性和合理性。 本文围绕无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)控制系统设计中的几个关键技术:位置检测、起动和控制方法进行了深入的研究。为了提高系统的调速性能,控制方法采用了转速、电流双闭环,使用PI进行速度和电流控制,用灰色预测实现速度预测,该控制系统根据预测精度来自动调整速度控制器参数。控制系统设计采用TI公司TMS320LF2407x系列的DSP芯片作为控制核心。借助于DSP强大的处理能力和丰富的外设,整套系统省去了以往复杂的硬件电路,采用结构更加合理的软件实现了系统的大部分功能,从而提高了系统的可靠性。 实验结果表明该控制系统还具有结构简单、电机起动快速、稳定,具有较宽的调速范围。同时,该系统可靠性高等特点,具有广泛的应用前景。为灰色预测理论在控制领域的应用做了有益的理论和实践尝试,表明灰色预测的准确性和快速性,对于修正和改进传统PID控制策略有显著的作用。


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