基于SMC的无刷直流电机的矢量控制
永磁无刷直流电机矢量控制—答辩PPT课件
嘀嗒定时器中断子程序
本系统利用嘀嗒定时器SysTick 校准固定值为9000,频率 设为18MHZ 每500us产生一个时基中断,外环速度控制间 隔为2ms,故需要产生四个时基中断才进入外环速度PI调 节程序，如果程序中需要改变速度环控制间隔时间,可以 设置频率和Delay_num配合进行调整，频率越大,可调间 隔精度越高；频率一定,调整Delay_num大小确定延时中 断时间，本系统所设嘀嗒定时器一个时基为500us,速度 环控制间隔时间为2ms,则Delay_num=3，
2、主程序设计
3、三角函数运算子程序设计
实际转子位置角为-180°到180°,对应-32768到32767，前述所建立的数据表只存放了对应0°到90°角度范围内离散的256个正弦函数值 实际值是正弦值乘以32766 ，首先需要确定实际位置角所处直角坐标系所属象限,从而确定是正向还是逆向从数据表找对应数值，查表部分程序流程图如左图所示，先对位置角作减32768 0到360 ° 间位置角减180° 的运算,将减后所得数左移16位,再右移22位,然后依据第9、第8位确定所属象限,再依据低8位确定查表索引值，流程图中θH=0、1、2、3分别对应第3、4、1、2象限，
1、基本原理分析
2、低调制区采样误差分析
a 低调制区域矢量空间图 b 非可测区域矢量空间图
c 低调制区域SVPWM波作用示意图
Tmin=td+ts+tr
T1/2和T2都可能小于Tmin
本文电流采样并非一定要求在非可测区域中,因电机感性绕组,电流不会发生突变,完全可以在除边界区外的中、高调制区进行电流采样,此时中、高调制区相邻非零电压矢量作用时间完全满足采样窗口所需时间，
当Trem＜0或T2＜Tmin时
基于foc矢量控制的无刷直流电机控制器设计
基于foc矢量控制的无刷直流电机控制器设计文章标题：基于FOC矢量控制的无刷直流电机控制器设计探索序无刷直流电机（BLDC）在各种应用中都得到了广泛的应用，由于其高效率、低噪音和低维护要求，成为了许多行业的首选。
在BLDC电机的控制中，FOC矢量控制技术已经成为了一种重要的控制方法。
本篇文章将全面探讨基于FOC矢量控制的无刷直流电机控制器设计的相关内容，旨在帮助读者更深入地理解这一技术并应用于实际项目中。
一、FOC矢量控制技术的概述在介绍基于FOC矢量控制的无刷直流电机控制器设计之前，首先我们需要了解FOC矢量控制技术的概念和原理。
FOC矢量控制是一种通过控制电机的电流和转子磁通实现对电机的高效、精准控制的技术。
在FOC矢量控制中，通过对电机的三相电流进行精准控制，可以实现电机的高效运行，降低能耗和提高性能。
1. FOC矢量控制的基本原理在FOC矢量控制中，电机的三相电流被分解为两个独立的分量：一个是沿着磁场转子磁通方向的磁通分量，另一个是与磁场垂直的转子电流分量。
通过对这两个分量进行独立控制，可以实现对电机的高精度控制，达到最佳的运行效果。
2. FOC矢量控制的优势相较于传统的直接转矩控制（DTC）技术，FOC矢量控制具有更高的控制精度和动态响应，能够更好地适应各种工况下的控制需求，对电机能效比提升和转矩波动降低等方面有着显著的优势。
二、基于FOC矢量控制的无刷直流电机控制器设计基于FOC矢量控制的无刷直流电机控制器设计是一个复杂而又具有挑战性的工程项目。
在设计过程中，需要考虑到电机的参数识别、闭环控制算法、硬件设计等多个方面的内容。
1. 电机参数识别在进行FOC矢量控制器设计之前，首先需要对电机进行参数识别。
这包括电机的定子电感、磁通链路和电阻等参数的准确测量和识别，这些参数的准确性将直接影响到FOC矢量控制的效果。
2. 闭环控制算法针对FOC矢量控制的无刷直流电机控制器设计，闭环控制算法是非常关键的一部分。
无刷电机矢量控制原理
无刷电机矢量控制原理无刷电机是一种采用电子换相方式来实现转子转动的电机，相比传统的有刷电机，无刷电机具有结构简单、可靠性高、效率高的优点。
而无刷电机的矢量控制则是一种先进的控制方法，可以实现电机速度和转矩的精确控制。
无刷电机的矢量控制原理基于电机的电磁方程和空间矢量调制理论，通过采样电机的转子位置和电流信息，实时计算出电机所处的转子位置和转速，并根据控制指令和电机的工作状态，调整电机的相电流大小和相位角，实现对电机的精确控制。
具体而言，无刷电机的矢量控制可以分为两个主要部分：速度闭环控制和电流闭环控制。
在速度闭环控制中，通过采样电机的转子位置和电流信息，计算出电机的转速和位置。
然后，将期望转速和实际转速进行比较，得到速度误差。
根据速度误差，通过调整电机的电流大小和相位角，控制电机的转速接近期望转速。
这一过程可以使用PID控制器来实现，通过调整PID参数，可以实现电机速度的精确控制。
在电流闭环控制中，通过采样电机的电流信息，计算出电机的电流大小和相位角。
然后，将期望电流和实际电流进行比较，得到电流误差。
根据电流误差，通过调整电机的电压大小和相位角，控制电机的电流接近期望电流。
这一过程也可以使用PID控制器来实现，通过调整PID参数，可以实现电机转矩的精确控制。
无刷电机的矢量控制还可以实现其他功能，如位置控制和转矩控制。
在位置控制中，通过采样电机的转子位置和电流信息，计算出电机的位置误差。
然后，根据位置误差，通过调整电机的电流大小和相位角，控制电机的位置接近期望位置。
在转矩控制中，可以通过调整电机的电流大小和相位角，实现对电机转矩的精确控制。
无刷电机的矢量控制原理是一种先进的电机控制方法，通过采样电机的转子位置和电流信息，实时计算出电机所处的转子位置和转速，并根据控制指令和电机的工作状态，调整电机的相电流大小和相位角，实现对电机的精确控制。
通过矢量控制，可以实现电机速度、位置和转矩的精确控制，提高电机的性能和效率。
永磁同步电动机PMSM矢量控制系统的研究
永磁同步电动机PM SM矢量控制系统的研究夏燕兰(南京工业职业技术学院，南京2100146)研究与开发摘要本文根据永磁同步电动机PM SM I钩数学模型，分析了PM SM的矢量控制原理，对PM SM矢量控制系统。
进行了分析和仿真，实验结果证明PM SM矢量控制系统具有优良的动、静态性能。
关键词：PM SM；数学模型；矢量控制R es ear ch of V ect or C ont r ol Sys t em f or PM SMX i d Y anl an(N anj i ng I nst i t ut e of l ndust ry and Technol ogy,N anj i ng210046)A bs t r act A cc or di ng t o t he m at hem at i cal m ode l of PM SM，t he paper i nt r oduces t he pri nc i pl e ofvec t o r C ont r ol f or PM SM，anal yzes and s i m ul at es t he vect or c ont r ol s ys t em of PM SM．The exper i m entr e sul t s s how t he c ont r ol s ys t em of P M SM can achi eve go od dyna m i c and st a t i c per f orm ances．K ey w or ds：per m anent m a gne t s yn chr ono us m ot or；m at he m at i c al m odel；vec t or c ont r oll引言永磁直流无刷电动机因体积小、性能好、结构简单、调节控制方便、调速范围广、动态响应快等特点而得到了越来越广泛的应用，尤其应用在智能机器人、航空航天、精密电子仪器与设备等对电机性能、控制精度要求比较高的领域和场合。
无刷直流电动机矢量控制系统的研究
烄狌犪 ＝ 犚犻犪 ＋犱ｄψ狋犪
烅狌犫 ＝ 犚犻犫 ＋犱ｄψ狋犫
（１）
狌犮
烆
＝
犚犻犮
＋犱ｄψ狋犮
经过 ＣＬＡＲＫ 变换和 ＰＡＲＫ 变 换，在 犱狇 坐 标 系 下， 无 刷
直流电动机的电压方程为：
收稿日期：２０１６ １２ ２０； 修回日期：２０１７ ０１ １１。 作者简介：汪 雄（１９９１ ），男，安徽安庆人 ，研究生，主要 从 事 无 刷 直流电机与控制方向的研究。
１ 无 刷 直 流 电 动 机 的 矢 量 控 制
为了实现矢量控制，需要对无刷直流电动机的数学模型进
行推导。无刷直 流 电 动 机 在 犪犫犮 三 相 坐 标 系 下 的 定 子 电 压 方 程为：
无刷直流电动机矢量控制系统的研究
汪 雄，吴根忠
（浙江工业大学 信息工程学院，杭州 ３１００２３）
摘要：针对方波驱动的无刷直流电动机有输出转矩脉动较大的问题，根据无刷直流电动机非线性、多变量、强耦合的特点，建立了 以犻犱＝０为控制策略的无刷直流电动机矢量控制系统；把传统 ＰＩ控制与模糊控制相结合，对速度环设计了一种模糊 ＰＩ控制器，利用模 糊 控制对 ＰＩ控制器参数进行自整定；利用 ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ搭建了无刷直流 电 动 机 矢 量 控 制 系 统 仿 真 模 型， 分 别 对 传 统 ＰＩ控 制 器 和 模 糊 ＰＩ控制器作用下的矢量控制系统进行仿真研究；仿真结果表明模糊 ＰＩ控制器性能的优越性，提高了控制系统的动态性 能 和 静 态 精 度； 以 ＳＨ７９Ｆ１６１１为控制核心，搭建了无刷直流电动机矢量控制系统的硬件实验平台，实验结果验证了控制方案的可行性。
０ 引 言
无刷直流电动机根据定子绕组反电动势和驱动电流波形的 不同可以分为方波型和正弦波型。方波型无刷直流电动机的控 制十分简单、启动转矩大并且成本低廉，但是噪声大，转矩脉 动也大。正弦波型无刷直流电动机，其反电动势设计成正弦形 状，驱动电流也为正弦波。正弦波型无刷直流电动机输出转矩 脉动小、噪声低，可以应用于精密伺服控制系统。无刷直流电 动机的优点 集 中 体 现 在 控 制 性 能 好、调 速 范 围 宽、启 动 转 矩 大 、高 效 率 等 方 面［１］。
基于foc矢量控制的无刷直流电机控制器设计
知识专题：基于foc矢量控制的无刷直流电机控制器设计一、简介无刷直流电机（BLDC）是一种使用电子换向控制器而不是机械换向器来转动电机的电机类型。
它具有高效率、低噪音和长寿命等优点，因此在许多领域得到广泛应用。
而基于磁场定向控制的FOC矢量控制则是一种提高无刷直流电机性能的先进控制技术。
本文将就基于FOC矢量控制的无刷直流电机控制器设计进行深入探讨，包括其原理、设计要点以及应用场景等。
二、FOC矢量控制原理及优势FOC矢量控制是一种以矢量运算为基础的控制策略，通过对电机磁场和电流进行矢量控制，可以实现电机高效、精确的控制。
与传统的直接转矩控制（DTC）相比，FOC矢量控制具有转矩响应快、效率高、噪音小等优势，特别适用于对电机性能要求较高的场景。
三、基于FOC矢量控制的无刷直流电机控制器设计要点1. 电机参数识别：首先需准确识别电机的参数，包括电感、电阻、磁通极链系数等。
这些参数将直接影响控制器设计和性能表现。
2. 闭环控制策略：基于FOC矢量控制的无刷直流电机控制器通常采用闭环控制策略，例如PID控制。
通过精确的闭环控制，可以实现电机的精准转速和位置控制。
3. 硬件设计：控制器的硬件设计非常重要，包括功率电子器件选型、电路板布线、散热设计等。
合理的硬件设计可以提高控制器的稳定性和效率。
4. 软件算法：控制器的软件算法是FOC矢量控制的核心，其中包括空间矢量调制、换向算法、速度闭环控制等。
优秀的软件算法可以提高电机的控制精度和动态性能。
四、基于FOC矢量控制的无刷直流电机控制器应用场景1. 电动汽车：FOC矢量控制的无刷直流电机控制器在电动汽车领域有着广泛的应用。
其高效、精准的控制特性可以提高汽车的动力性能和续航里程。
2. 工业机器人：在工业机器人领域，FOC矢量控制的无刷直流电机控制器可以实现机器人的高速精度运动，提高生产效率和产品质量。
个人观点基于FOC矢量控制的无刷直流电机控制器设计是现代电机控制领域的重要研究方向，其在提高电机性能和应用领域拓展方面具有巨大潜力。
基于SVPWM的无刷直流电机矢量控制系统研究_刘云
( ( (
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)
（ 6）
)
式中： B m —B （ x ） 磁通分布中 120° 平顶对应的磁通幅 值， 具体如图 1 （ b） 所示。
式中： ψ （ θ ） —A 相 绕 组 匝 链 的 永 磁 磁 链； θ—转 子 位 置角。 假设转子逆时针旋转， 绕组 AX 沿 x 轴正方向移 A 相绕组有效磁通转子角度不断变化 。 如图 1 （ a ） 动， A 相绕组磁链为： 中转子位置角为 θ， ψ （ θ） = N φ（ θ） = N
di d 2 5π π π π π + cosθωr ψm B θ + － sin θ － + sin θ + ωr ψm B θ + ωr ψm B θ + 2 6 6 6 6 dt 3
q r m r m r m
（ 7）
dq 坐标系下转矩公式： ea ia + eb ib + ec ic 1 = = [ ea Ω Ω
。
算法 传统的无刷直流电机一般都采用方波控制，
收稿日期： 2014 － 04 － 24 基金项目： 江苏大学高级人才启动基金资助项目（ 07JDG013 ） 作者简介： 刘
mail： 1790745420@ qq． com 云（ 1989 － ） ， 江苏泰兴人， 主要从事无刷直流电机及其控制方面的研究． E-
uaubu??????????cr000r000????????riaibi??????????cplslmlmlmlslmlmlml??????????siaibi??????????ceaebe??????????c1式中
第 31 卷第 9 期 2014 年 9 月
机
电
工
无刷直流电机矢量控制技术 源码
无刷直流电机矢量控制技术1. 引言无刷直流电机（Brushless DC Motor, BLDC）是一种由于无刷电机使用先进的电子技术而获得广泛应用的直流电机。
传统的有刷直流电机由于刷子的摩擦和损耗等问题，逐渐被无刷直流电机所替代。
无刷直流电机矢量控制技术是一种先进的电机控制技术，能够实现对电机转矩和转速的精确控制。
本文将深入探讨无刷直流电机矢量控制技术的原理、应用和相关源码实现。
2. 无刷直流电机矢量控制原理无刷直流电机矢量控制技术是基于空间矢量变换理论，通过调节电机绕组的电流大小和方向来控制电机的输出转矩和转速。
2.1 空间矢量变换的原理空间矢量变换是一种将三相交流电转换成矢量形式进行运算的方法。
对于无刷直流电机来说，将三相交流电转换成矢量形式后，可以根据电机的电磁特性进行控制。
2.2 电机矢量控制的基本原理电机矢量控制的基本原理是通过分别控制直流电机的磁场和转子的旋转磁场，实现对电机的转矩和转速的精确控制。
具体来说，通过改变电机绕组中的电流大小和方向，可以改变电机磁场的大小和方向，从而实现对转矩和转速的控制。
2.3 无刷直流电机矢量控制的步骤无刷直流电机矢量控制的步骤包括：电流测量、矢量变量计算、电流控制和转矩控制等。
3. 无刷直流电机矢量控制的应用无刷直流电机矢量控制技术在工业控制和自动化领域具有广泛的应用。
以下是该技术的几个常见应用场景：3.1 电动汽车在电动汽车中，无刷直流电机矢量控制技术被广泛应用于电动车辆的动力系统中。
通过矢量控制技术，可以精确控制电动车辆的加速度、制动力和转向性能，提高电动汽车的驾驶性能和能源利用率。
3.2 工业机械在工业机械领域，无刷直流电机矢量控制技术可以应用于各种需要精确控制转矩和转速的场景。
例如，机械加工、运输设备和机器人等。
通过矢量控制技术，可以实现对机械设备的高效、精确和稳定的控制。
3.3 家电产品无刷直流电机矢量控制技术在家电产品中也具有重要应用。
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Vector Control of Brushless DC M otor Based on Sliding Mode Control
LIU Jian -lin1,2 * , LUO D e-rong1 , HAN Jian , LI L iang-tao1 (1. Hunan Mechanical and Electrical Polytechnic, Changsha 410151, China ； 2. College of Electrical and Information Engineering, Hunan University, Changsha 410082 , China)
收 稿 日 期 =2017-03-22
* 通 讯 作 者 ,E-mail :tik项目（ 61104088 );湖南省教育厅科技资助项目（ 16C0571)
第3期
刘建林等:基于 SMC 的无刷直流电机的矢量控制
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无刷直流电机的模糊 P I 控 制 ， 有效提高了响应速度和精度， 却不能解决系统抖振问题.文献[4]设计了无刷 直流电机的矢量控制， 并搭建了 M a d a b 仿 真 模 型 ， 对转速， 转矩波形进行分析， 发现响应速度和控制精度得 到进一步提高， 但是没能进行实验验证.文献[5]设计了积分滑膜变结构代替原来 P I D 控 制 ， 使得响应速度 进一步提高， 并且增强系统鲁棒性.文献[6]在永磁同步电机矢量控制的基础上用积分滑膜结构代替 P I D 控 制， 并设计了负载转矩观测器， 能有效提高精度， 加快系统响应速度， 并且有效降低负载抖振问题.文献[7] 设计了基于扩张状态观测器的 B L D C M 的滑模变结构控制， 这有效抑制外界的干扰， 对于系统抖振的抑制起 到一定作用.文献 [8] 在传统直接转矩控制的基础上， 设计了一种超空间矢量的 D T C 控 制 ， 该策略不需要检 测转子位置信号， 对原有系统进行极大简化.郭鸿浩等[9]设计了无刷直流电机的自适应滑模观测器， 能对其 反电动势进行实时估测， 与之前的查表法相比更精确.史婷娜等[ 1 ( ) ] 则设计了基于改进型滑模观测器的无刷 直流电机的无位置传感器控制， 使得系统响应速度加快， 增强其鲁棒性. 为克服电机负载运行时转矩波动大， 稳态控制精度不高和抖震， 本文在矢量控制的基础上提出一种基于 积分滑模设计的滑模控制算法， 对电机的^一9 轴电流调节采用 P I 控制算法， 对电机速度调节采用滑模控制 算法.通过仿真分析， 这种控制算法可以更好抑制负载引起的转速波动， 有效提高抗负载扰动性能.
Abstract The control method of Brushless DC Motor ( BLDCM) usually adopts the control strategy of speed
无刷直流电机是一种新型的由电机主体和驱动器组成的机电一体化产品.由于其良好的控制性能， 较宽 的调速范围， 大的启动转矩以及高效率， 运行平稳等优点广泛应用于汽车， 工业自动化， 航空航天等方面.传 统的无刷直流电机一般采用 p i 控 制 ， 算法简单， 易于控制， 但 缺点也很明显： 噪声高， 转矩脉动大， 对电机控 制效率不尚. 近年来， 包括矢量控制， 直接转矩控制策略， 以及模糊控制， 神经网络控制， 滑模控制算法在内的许多现 代控制理论被逐渐应用到无刷直流电机的调速系统中.其中， 滑模控制由于具有很强的鲁棒性以及对系统参 数要求低等优点越来越受关注.文献[1 ]对永磁无刷直流电机的几种典型驱动电路拓扑结构， 以及转矩脉动 抑制， 无位置传感器控制等进行介绍并对其发展趋势进行介绍.文献[2]在 传 统 P I D 控制算法基础上设计了 神经网络控制， 这不仅提高了响应速度， 而且提高了精度， 但系统抖振问题并没有解决.文献[3 ]设计了永磁
PI control and speed current PI control. Such control method is simple, but there are some problems such as large error of rotational speed , obvious torque jitter and other issues. To tackle these problems, vector control strategy is used and an integral sliding-mode control algorithm( SMC ) is proposed to replace the current PI control algorithm. Compared with the traditional PI control algorithm, this system has small speed error and small torque jitter. The dynamic response of the system is fast and the robustness is strong. Key words brushless DC motor；vector control；integral sliding mode control；proportional integral deriva tive ( PID ) control
201 7 年 5 月 第40卷 第 3 期
Journal of Natural Science of Hunan Normal University
湖南师范大学自然科学学报
V〇 1.40 No. 3 May,2017
DOI； 10.7612/ j . issn . 1000-2537.2017.03.012
基于
SM C 的无刷直流电机的矢量控制
刘建林
1’2 \ 罗 德 荣 2 ， 韩
建
2， 李良涛2
( 1 . 湖南机电职业技术学院， 中 国 长 沙 410151;2. 湖南大学电气与信息工程学院， 中 国 长 沙 410082)
摘 要 传统的无刷直流电机（ BmShleSS DC
M〇 t〇 r， BLDCM) 的控制方式通常采用转速 P I 控 制 ， 转速电流P I控
制等控制策略， 这类控制方法简单， 但同时也存在一些转速误差较大， 转矩抖动明显等问题.为解决这些问题， 采用 矢量控制策略， 并提出积分滑模算法 （ SUdmg Mode Control,SMC)代 替 电 流 q 轴 分 量 P I 调节算法.通过搭建该调速 系统仿真模型及实验分析， 与 传 统 P I 控制算法相比， 该系统转速跟踪误差小， 转矩抖动明显减小， 系统动态响应 关 键 词 无 刷 直 流 电 机 ;矢 量 控 制 ;积 分 型 滑 模 控 制 ； 比例积分微分控制 中 图 分 类 号 TM301.2 文献标识码A 文 章 编 号 1000-2537 (2017) 03-006448 快， 鲁棒性强.