基于matlab的直流无刷电机控制系统的仿真.docx

上海工程技术大学毕业设计 基于Matlab 的直流无刷电机控制系统仿真 1 目 录 摘要 3 ABSTRACT 4 0 引言 6 1 直流无刷电机基本原理 7 1.1 直流无刷电机的结构 9 1.2 直流无刷电机的控制 9 2 基于Matlab 直流无刷电机控制系统仿真模型设计 13 2.1 系统仿真组成模块 15 2.1.1 直流无刷电机本体仿真模块 16 a ) 状态方程仿真模块 17 (1) 数学模型 17 (2) 仿真模型 20 (3) 模块检测 20 b) 反相电动势计算模块模块 21 (1) 数学模型 21 (2) 仿真模型 22 (3) 模块检测 22 c ) 霍尔信号反馈模块 23 (1) 数学模型 23 (2) 仿真模型 25 (3) 模块检测 27 d) 力矩计算仿真模块 28 上海工程技术大学毕业设计 基于Matlab 的直流无刷电机控制系统仿真 2 (1) 数学模型 28 (2) 仿真模型 29 (3) 模块检测 30 2.1.2 电压逆变器仿真模块 32 (1) 数学模型 32 (2) 仿真模型 33 (3) 模块检测 34 2.1.3 译码器仿真模块 35 (1) 数学模型 35 (2) 仿真模型 36 (3) 模块检测 36 2.1.4 PWM 波形仿真模块 37 (1) 数学模型 38 (2) 仿真模型 39 (3) 模块检测 39 3 实例仿真 40 3.1 直流无刷电机数据设置 40 3.2 仿真结果 41 4 结束语 43 5 参考文献 45 6 译文 47 7 原文说明 61 上海工程技术大学毕业设计 基于Matlab 的直流无刷电机控制系统仿真 3 摘 要 一个多世纪来，电动机作为能量转换装置，其应用范围已经遍及国 民经济的各个领域以及人们的日常生活中。电机主要类型主要有同步电 动机、异步电动机与直流电动机三种。直流电动机运行效率高、调速性 能好等优点。但普通的直流电动机由于需要机械换相和电刷，可靠性 差，需要经常维护，换相时产生电磁干扰，噪声大，影响了直流电动机 在控制系统中的进一步应用。直流无刷电机外形小，效率高，在现代工 业自动化控制市场得到了广泛的应用，利用其生产的电动执行机构也在 当代阀门控制领域占据了主导地位。 建立无刷直流电机控制系统的可视化仿真模型，可以有效的节省控 制系统的设计时间，及时验证施加于系统的控制算法，观察系统的控制 输出；同时，可以充分利用计算机仿真的优越性，人为的加入不同的扰 动和参数变化，以便考察系统在不同情况下的动、静态特性。本文以直 流无刷电机的控制方法为核心，构成一个三相全控电路的直流无刷电动 机控制系统，提出其设计和软件仿真实现方案，通过该模型验证设计方 案的可实施性。此仿真模型主要分为直流无刷电机本体模块、逆变器仿 真模块、译码电路模块和 PWM 波产生模块组成。本文详细介绍了各模块 的数学模型及其仿真模型，并验证了控制系统仿真模型的正确性。 关键词： 直流无刷电机，控制系统，仿真 上海工程技术大学毕业设计 基于Matlab的直流无刷电机控制系统仿真 4 Simulation Of Brushless DC Motor Control System Based On Matlab ABSTRACT More than a century,Electric motor act as electrical energy conversion device,its use has spread in all fields of national economy and peoples daily life.There are main types of motor synchronous motor,asynchronous motor and DC motors.DC motor has high efficiency and good speed performance.But for the common DC motor has the need of mechanical brush, it requires frequent maintenanc