论文摘要
永磁无刷直流电动机实际上是以电子换向代替机械换向的直流电动机,因而保持了直流电动机的优良特性,具有较好的起动和调速性能,又因它无需机械换向器使电机的结构简单,可以从根本上克服一般有刷直流电动机易于产生换向火花的弊病,在航天、机器人、数控机床等许多工业领域已得到广泛应用。近年来随着电力电子和控制技术的迅猛发展,永磁直流无刷电机以其体积小、重量轻、高效低噪、单机容量大、可靠性高的特点,成为了新一代电力推进电机。数字信号处理技术及其硬件芯片的迅猛发展,为实现对永磁直流无刷电机快速、可靠地控制提供了有利条件。STMicroelectronics公司专门为电机的控制设计了8位控制器ST7FMC1K2。该芯片集成了许多直流无刷电动机控制外围电路,特别适合于无刷直流电动机的控制,可以为高性能传动控制提供可靠而高效的信号处理与控制硬件,具有很高的性价比。本文以电动自行车用直流无刷电机控制系统的实际要求为背景,设计与实现了基于ST7的转速和电流双闭环无刷直流电动机经典PID控制系统。其中系统硬件部分完成了基于ST7的外围扩展电路、驱动电路、电流检测电路等设计,然后完成系统软件设计以及PID控制算法,最后对整个控制系统进行了实验验证,对实验中出现的问题进行了分析并提出了改进的方法。对无刷直流电机模糊控制系统进行了计算机仿真,给出了模糊PID控制器设计步骤并建立了模糊控制规则。相对于参数固定的经典PID控制器,模糊PID控制器具有可根据被控制对象的当前状态在线调整控制器自身的能力,满足了无刷直流电动机工况变化的要求。仿真结果表明,模糊PID控制系统相对于经典PID控制系统具有响应速度更快、超调更小、稳定性更好的特点,对实际系统具有一定的应用价值。