基于软件锁相环的无刷直流电机速度控制器设计
1无刷直流电机的速度控制方案
1 无刷直流电机的速度控制方案对无刷直流电机转速的控制即可采用开环控制，也可采用闭环控制。
与开环控制相比，速度控制闭环系统的机械特性有以下优越性：闭环系统的机械特性与开环系统机械特性相比，其性能大大提高；理想空载转速相同时，闭环系统的静差率（额定负载时电机转速降落与理想空载转速之比）要小得多；当要求的静差率相同时，闭环调速系统的调速范围可以大大提高。
无刷直流电机的速度控制方案如图1所示。
无刷直流电机控制器可采用电机控制专用DSP（如TI公司的TMS320C24X系列、AD公司的ADMCxx系列），也可采用单片机＋无刷直流电机控制专用集成电路的方案。
前者集成度高，电路设计简单，运算速度快，可实现复杂的速度控制算法，但由于DSP的价格高而不适合于小功率低成本的无刷直流电机控制器。
后者虽然运算速度低，但只要采用适当的速度控制算法，依然可以达到较高的控制精度，适合于小功率低成本的无刷直流电机控制器。
闭环速度调节器采用比例积分微分控制（简称PID控制），其输出是输入的比例、积分和微分的函数。
PID调节器控制结构简单，参数容易整定，不必求出被控对象的数学模型，因此PID调节器得到了广泛的应用。
PID调节器虽然易于使用，但在设计、调试无刷直流电机控制器的过程中应注意：PID调节器易受干扰、采样精度的影响，且受数字量上下限的影响易产生上下限积分饱和而失去调节作用。
所以，在不影响控制精度的前提下对PID控制算法加以改进，关系到整个无刷直流电机控制器设计的成败。
2 速度设定值和电机转速的获取为在单片机中实现PID调节，需要得到电机速度设定值（通过A／D变换器）和电机的实际转速，这需要通过精心的设计才能完成。
无刷直流电机的实际转速可通过测量转子位置传感器（通常是霍尔传感器）信号得到，在电机转动过程中，通过霍尔传感器可以得到如图2所示的周期信号。
由图2可知，电机每转一圈，每一相霍尔传感器产生2个周期的方波，且其周期与电机转速成反比，因此可以利用霍尔传感器信号得到电机的实际转速。
基于dsp和cpld的无刷直流电机控制器
基于dsp和cpld的无刷直流电机控制器基于dsp和cpld的无刷直流电机控制器摘要：基于DSP和CPLD的无刷直流电机三环控制系统采用先进DSP，利用CPLD实现无刷直流电机的逻辑换相，BLDCM的三环控制系统以位置环控制为主，以速度环和电流环控制为辅，并对数字电路以及功率电路进行了光耦隔离，确保了系统良好的电磁兼容性，在使用中，无刷直流电机三环控制系统具有稳定性等优点。
关键词：数字信号处理器; 无刷直流电机; 三环控制系统传统的BLDCM控制系统系统大多采用单环控制，具有一定的应用局限性。
基于DSP和CPLD的无刷直流电机三环控制系统使用了先进的数字信号处理器(DSP)，并具有良好的电磁兼容性，在测试中使用控制软件对整个系统进行定周期控制，并循环等待中断发生等，测试结果说明无刷直流电机三环控制系统具有良好的性能，能够同时满足系统的快速性、稳定性与准确性的要求。
1.系统组成和工作原理1.1系统的组成基于DSP和CPLD的无刷直流电机根据电流驱动方式不同，分为正弦波无刷直流电机和梯形波无刷直流电机，无刷直流电机具有反馈简单、设计方便的优点，不需要采用绝对位置编码器或旋转变压器，能够充分发挥电机的功能潜力。
无刷直流电机的磁极具有多相绕组，利用逆变器进行轴位置检测。
无刷直流电机包括电动机、开关、和位置传感器三个部分。
1.2系统的工作原理基于DSP和CPLD的无刷直流电机的系统的定子是由永久磁钢组成的。
永久磁钢的能够在电动机的内部产生永久磁场，并能够在电枢绕组通电的情况下，发挥作用。
电刷具有换向的作用，能够保证两个磁场方向保持一直垂直，从而促进发动机的运转。
当电机在空载、过载和负载工况下时，电流不稳定，电流表指针摇摆不定。
出现这种状况的原因主要是因为电路中某一部分电阻值受热发生阻值变化而导致电流不稳。
对于这类故障，维修人员要对线路各个接触点进行排查，从而判断电刷和集电环装置是否出现短路现象从而导致接触不良，对于出现问题的部件要及时进行更换。
基于Proteus的无刷直流电机控制系统设计
17作者简介：高珮文(1996— )，女，硕士研究生，研究方向为电力系统自动化。
高文，李乾坤，刘圣荇，王皓，吴旭鑫(西安工程大学 电子信息学院，陕西 西安 710089)摘 要：基于STM32F103C6芯片控制的双闭环控制系统的整体电路图，设计出了无刷直流电动机驱动电路、逆变电路、速度检测电路和电流检测电路；利用PID 算法，通过双闭环调速，能够使得无刷直流电机平稳运行，并在转速发生变化时，快速达到准确值。
通过对双闭环检测算法的优化，使得调速更加精确。
利用Proteus 软件对整体系统进行了仿真验证，实验结果表明，系统结构设计合理，硬件设计方案可行，控制算法正确。
关键词：无刷直流电机控制；Proteus 仿真；双闭环控制；数字式PID 调速中图分类号：TM36+1 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2021)05-0017-05 Abstract: Based on the overall circuit diagram of double closed-loop control system controlled by the STM32F103C6 chip, this paper makes designs of drive circuit, inverter circuit, speed detection circuit and current detection circuit of the brushless DC motor. The brushless DC motor can run smoothly and quickly reach an accurate value when the speed changes through applying PID algorithm and the double closed-loop speed regulation. In addition, the double closed-loop detection algorithm can be optimized to make the speed regulation more ac-curate. The whole system has been simulated in the Proteus, and the experimental results show that the system structure design is reasonable, the hardware design scheme is feasible, and the control algorithm is correct.Key words: brushless DC motor control; Proteus simulation; double closed-loop control; digital PID speed regulationGAO Pei-wen, LI Qian-kun, LIU Sheng-xing, WANG Hao, WU Xu-xin（School of Electronics and Information, Xi’an Polytechnic University, Xi’an 710089, China ）Design of Brushless DC Motor Control System Based on Proteus基于Proteus的无刷直流电机控制系统设计0 引言随着工业的不断发展，电机的控制也涌现出越来越多的方式，而伴随着微处理器与电力电子技术的诞生与发展，用微处理器控制电机也成为一项值得研究的技术；随着我国工业化生产发展，对于电机的要求也越来越高[1]，而无刷直流电机作为一种结构简单、调速性能好、启动转矩大、寿命长、噪音小的电机有了非常广泛的应用[2]；伴随着电力电子技术、计算机技术和传感器技术的迅速发展，无刷直流电机的控制也有了突破性的发展[3]，目前我国对永磁无刷直流电机的应用起步较晚，在民用方面仍然存在一些缺陷[4]。
基于软件锁相环的无刷直流电机速度控制器设计
基于软件锁相环的无刷直流电机速度控制器设计
尹逊青;郭薇;廖林炜
【期刊名称】《舰船电子工程》
【年(卷),期】2012(032)007
【摘要】无刷直流电机系统具有转矩电流比高、转速高、动态性能好、可靠性高和易于控制等优点,在中小功率驱动场合应用广泛;但缺点是转矩脉动大并易造成速度波动,目前普遍采用的速度-电流双闭环PI控制在无刷直流电机用于某些负载变化率大及大惯量的速度控制模式下时,可能因速度不稳带来震动、谐振、噪声等问题,文中给出一种基于DSP的改进型双闭环串级控制法,利用速度环增加软件锁相环的方法,有效改善了传统速度电流PI调节器在无刷直流电机大惯量负载中存在的转速波动问题,在实际应用中具有良好的速度控制精度和稳定性。
【总页数】2页(P134-135)
【作者】尹逊青;郭薇;廖林炜
【作者单位】海军驻武汉三江航天集团军事代表室,武汉430074;海军驻武汉438厂军事代表室,武汉430073;海军驻中南地区光电系统军事代表室,武汉430073【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于软件锁相环的无刷直流电机高精度速度控制系统 [J], 邓钧君;马瑞卿;王翔
2.基于STM32和ET1100的无刷直流电机控制器设计 [J], 刘通;崔业兵;
3.基于无刷直流电机的电动车控制器研究与设计 [J], 沈朝萍; 尚金秋; 胡超; 谢中敏
4.基于F28335的无刷直流电机控制器设计与实现 [J], 阎景波;孙东亚;张磊
5.基于STM32和ET1100的无刷直流电机控制器设计 [J], 刘通;崔业兵
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基于锁相环技术的直流电机调速控制
基于锁相环技术的直流电机调速控制
1引言
直流电机是执行机械操作所必不可少的重要部件，采用速度控制来完成机械部件的调整等工作。
由于直流电机的传动系统结构的简单设计和调速控制系统动态可调节等优点，它经常被大量应用于工业、水利等各种行业领域。
本文将以基于锁相环技术的直流电机调速控制为主题，详细介绍直流电机调速控制的基本原理，以及它在行业应用领域中的特点及优势。
2简介
锁相环技术是直流电机调速控制的制动点调整技术，它可以实现对直流电机输出转速的精确控制。
锁相环技术原理是：将单相整流模块的负载连接到直流电机上，当直流电压的输出与负载调理器的输出电压相匹配时，直流电机输出的功率将和负载调理器的输出功率做成正向反馈，从而使直流电机保持在恒定的转速。
3工作原理
在基于锁相环技术的直流电机调速控制中，将单相整流模块的负载连接到直流电机上，当应用锁相环技术时，通过改变单相整流模块输出电压的幅值，来获取恒定的输出电流，从而改变负载调理器的输出功率，使直流电机的转速保持在恒定的转速。
4优势
锁相环技术的直流电机调速控制具有低成本、结构简单、快速响应灵敏等特点，在工业、水利等行业领域中，用于驱动电压调节器、减速机等设备，可以在机械调节中实现快速响应。
此外，由于调速结构简单易操作，设置的参数调节范围广泛，因此在实践应用中具有十分重要的意义。
5结论
从上述讨论可以看出，基于锁相环技术的直流电机调速控制具有结构简单、操作便捷、响应速度快等优点，因此得到了广泛的应用，尤其在以机械调节为主的工业、水利行业。
它将有助于企业提高生产效率，满足客户对高效低耗的追求，为企业创造更多价值。
基于软件锁相环的无刷直流电机速度控制器设计
基于软件锁相环的无刷直流电机速度控制器设计1.引言介绍无刷直流电机的应用背景和研究意义，简述软件锁相环在控制系统中的优势和不足。
2.相关技术与理论介绍无刷直流电机的工作原理和数学模型，重点阐述软件锁相环原理及其在无刷直流电机中的应用。
3.无刷直流电机速度控制器设计建立闭环速度控制系统，设计基于软件锁相环的无刷直流电机速度控制器，详细讲解控制器的硬件实现和软件设计。
4.仿真与实验利用Simulink模拟无刷直流电机速度控制系统，并通过实验验证控制器的性能指标。
5.总结与展望总结本文的设计方法和实验结果，指出其中的优缺点，并提出下一步可进行的改进和扩展的方向。
6.参考文献列出本文参考的相关文献和数据来源。
1.引言无刷直流电机的应用日益广泛，已经成为许多行业的重要部分，如飞机、无人机、汽车、机器人、医疗设备和家电等。
无刷直流电机比传统的直流电机具有更高效率、更长寿命、更小体积、更低噪音等优点。
但是，无刷直流电机的控制也具有一定的复杂性，需要采用先进的控制技术。
软件锁相环就是一种被广泛应用于无刷直流电机控制系统中的控制技术。
软件锁相环是一种数字信号处理技术，能够将输入信号与本地参考信号进行比较，以实现相位同步和频率同步。
它具有高精度、快速响应、灵活可调、易于实现等优点。
与传统的模拟锁相环相比，软件锁相环在数字化、硬件实现、数据存储和程序设计等方面更加方便、强大和可靠。
因此，软件锁相环被广泛应用于通信、测量、控制、定位和医疗等领域。
本文旨在介绍基于软件锁相环的无刷直流电机速度控制器设计，通过对软件锁相环的原理及其在无刷直流电机控制系统中的应用进行讲解，建立闭环速度控制系统，设计基于软件锁相环的无刷直流电机速度控制器，并对其性能进行仿真与实验。
本文分为五个章节：第一章介绍无刷直流电机的应用背景和研究意义，简述软件锁相环在控制系统中的优势和不足。
第二章介绍无刷直流电机的工作原理和数学模型，重点阐述软件锁相环原理及其在无刷直流电机中的应用。
基于PI控制的无刷直流电机
基于PI控制的无刷直流电机调速系统的设计摘要无刷直流电机除了具有良好的调速性能、结构简单、效率高等优点外，同时还保留了直流电动机优良的机械特性，因而被广泛地应用于电气传动、位置伺服中的各个领域。
随着现代工业的快速发展对无刷直流电动机的性能要求不断提高。
无位置传感器无刷直流电机(Sensorless BLDCM)由于其体积小，抗干扰能力强等优点因而得到了广泛的应用。
在分析无刷直流电机 (BLDCM)数学模型的基础之上 ,提出了一种的无刷直流电机控制系统建模仿真方法。
在Matlab/Simulink环境之下，将控制单元模块化。
利用无刷直流电机的电压方程、电磁转矩方程和运动方程构建了无刷直流电机本体的仿真模型。
系统采用Matlab对无刷直流电机双闭环控制系统进行了仿真，速度环采用PI调节器，电流环采用滞环调节方式。
仿真实验结果表明:系统具有良好的静、动态特性,验证了该方法的有效性,为实际电机控制系统的设计和调速提供了可行的思路。
关键词：无刷直流电机数学模型 Matlab/Simulink仿真 PI调节器电流滞环目录摘要IABSTRACT I I1 绪论 11.1国内外无刷直流电机发展现状 11.2无刷直流电机控制发展现状21.3本文研究的主要内容 32 预备知识 42.1无刷直流电机的结构与工作原理 42.2主逆变电路52.3无刷直流电机的数学模型 62.3.1定子电压方程62.3.2反电势动方程72.3.3电磁转矩方程82.3.4运动方程82.4无刷直流电机特性分析82.4.1机械特性82.4.2调节特性92.5无刷直流电机的控制方案102.5.1开环控制102.5.2单闭环控制112.5.3双闭环控制112.6本章小结123 无刷直流电机控制系统仿真模型的建立133.1无刷直流电机总体模块133.2 BLDC本体结构 143.3转矩计算模块173.4转速计算模块173.5电流滞环控制模块183.6参考电流模块183.7电源和电压逆变模块193.8位置计算模块203.9速度控制模块204 仿真结果与分析 214.1无刷直流电机的参数设置215 系统硬件设计245.1电机控制芯片DSP介绍245.2 MC56F8323简介245.3 驱动电路的选择256 直流系统软件件设计286.1软件总体设计思想286.4电流检测的实现 306.5转子位置检测及转速计算316.6 PID的介绍336.6.1 PD调速器 336.6.2 PI调速器346.7转速和电流的调节实现347 结论与展望35附录37谢辞43无刷直流电机除了具有良好的调速性能、结构简单、效率高等优点外，同时还保留了直流电动机优良的机械特性，因而被广泛地应用于电气传动、位置伺服中的各个领域。
无刷直流电机的速度闭环控制研究
无刷直流电机的速度闭环控制研究一、引言无刷直流电机（Brushless DC Motor，简称BLDCM）广泛应用于工业自动化、机械设备、电动车辆等领域，其具有高效、可靠、低噪声和长寿命等优点。
但由于无刷直流电机的特殊结构和运行原理，需要采取适当的闭环控制方法，以实现对电机速度的精确控制。
本文旨在研究无刷直流电机的速度闭环控制算法及其应用。
二、无刷直流电机的结构与工作原理无刷直流电机由永磁转子和定子组成，定子上布置有三组电枢绕组，分别为A、B、C相。
电机的工作原理是靠不同相序的驱动方式，使电机的转子产生连续旋转。
无刷直流电机的转速和转矩关系与电机电压、电流、磁通和转子位置等因素密切相关。
三、无刷直流电机的开环控制无刷直流电机的开环控制是指在不考虑电机负载等外部因素的情况下，通过改变电机电压或电流来控制电机的速度。
开环控制简单、响应快，但由于无法精确控制电机的速度，容易出现转速波动大、负载扰动时速度变化大的情况。
因此，开环控制在一些对速度要求不高的应用中可以使用。
四、无刷直流电机的闭环控制无刷直流电机的闭环控制是指通过传感器测量电机转速，并将其与设定速度进行比较，通过控制电机输入信号来实现对电机速度的精确控制。
闭环控制可以根据具体需求选择合适的控制算法，如PID控制、模糊控制、自适应控制等。
1. PID控制PID控制是最常用的闭环控制算法之一，它基于对当前误差、积分误差和微分误差的加权综合，通过调节控制参数来使输出与设定值尽量接近。
在无刷直流电机的速度闭环控制中，PID控制器可以根据误差信号动态调整电机的输入电压或电流，以达到期望的速度控制效果。
2. 模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑推理的控制方法，它能够处理模糊、不确定性和非线性等问题。
在无刷直流电机的速度闭环控制中，模糊控制器可以通过建立模糊规则表来实现对电机速度的精确控制，具有较好的适应性和鲁棒性。
3. 自适应控制自适应控制是一种基于控制系统自身状态或输出信息来调节控制器参数的控制方法。