基于FPGA的无刷直流电机控制系统研究

基于FPGA的无刷直流电机控制系统研究

作者:师大云端图书馆 时间:2016-10-30 分类:参考文献 喜欢:2611
师大云端图书馆

【摘要】近年来无刷直流电机发展十分迅速,它既具备直流电机转矩大、运行效率高、动态性能好等优点,又兼顾交流电机结构简单、运行稳定的特质,因此在工业领域应用广泛。但随着航空航天等领域的技术发展,人们对无刷直流电机的控制精度和稳定性提出了更高的要求。传统的模拟控制电路体积大、集成度不高、易受环境等外界因素影响,常规PID控制方法参数固定不灵活、控制精度不高,因此亟需设计一种性能优异的无刷直流电机控制系统来满足日益增长的工业需求。本文设计了一种无刷直流电机数字控制系统,控制芯片采用可编程逻辑门阵列FPGA(FieldProgrammableGateArray),利用FPGA强大的逻辑计算能力和集成度高、体积小的优点,可以实现复杂的智能控制理论,提高电机运行的准确性和稳定性。控制算法采用智能控制算法与常规PID相结合的参数自整定PID控制方法,控制参数自动随系统状态变化而改变,提高了无刷直流电机的实时控制能力,增强了电机的动态性能。此外,本文还采用了PWM_ON_PWM调制方式,即在每个开关管导通的过程中,采用前30。和后30。进行PWM调制、中间60°恒通的调制方式,减小了电机非导通相的反向续流,在一定程度上抑制了电机的转矩脉动,提高了电机转速的稳定性。本文首先对无刷直流电机的结构原理进行了介绍,给出了无刷直流电机的数学模型,然后分析了模糊自整定PID控制算法的原理,给出了它的实现方法;接着介绍了无刷直流电机转矩脉动的产生原因,提出了PWM_ON_PWM的调制方式;运用Matlab/Simulink仿真软件对模糊自整定PID和PWM_ON_PWM的原理和实现方法进行了仿真验证。然后对基于FPGA无刷直流电机控制系统的软硬件组成进行了介绍,采用AltiumDesigner软件设计了系统外围硬件电路,运用QuartusⅡ设计编译了FPGA内部功能模块。最后在实验平台上对基于FPGA的无刷直流电机控制系统进行了验证,实验结果表明系统设计方法正确,电机运行良好,达到了设计目的。
【作者】单成刚;
【导师】郎宝华;
【作者基本信息】西安工业大学,控制理论与控制工程,2014,硕士
【关键词】无刷直流电机;模糊自整定PID;PWM_ON_PWM;FPGA;

【参考文献】
[1]周丽华.啦啦操运动价值及其在我国高校推广研究[D].湖南师范大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[2]王丽萍.WI-FI传输系统软件开发测试研究[D].重庆大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[3]余雅汝.《杭州八旗駐防營志略》研究[D].华东师范大学,中國古典文獻學,2013,硕士.
[4]孟黄花.慢性乙型肝炎病毒感染者血清中IL-21水平的检测及意义初探[D].川北医学院,内科学,2014,硕士.
[5]梁梦.试论儒家文化对提升企业核心竞争力的影响作用[D].陕西科技大学,企业管理,2013,硕士.
[6]易鹤陈梓果张彩娜.宁波打通转化通道让科技成果落地生“金”[N].中国高新技术产业导报,2015-01-05B06.
[7]王福兵.PEM燃料电池Pt/C电催化剂制备和性能研究[D].天津大学,应用化学,2004,硕士.
[8]李雪.小胶质细胞活化在孕期感染所致精神分裂症大鼠模型中的研究[D].郑州大学,精神病与精神卫生学,2013,硕士.
[9]陈衍泰,张露嘉,汪沁,欧忠辉.基于二阶段的新能源汽车产业支持政策评价[J].科研管理,2013,S1:167-174.
[10]董鸣,于飞海,安树青,何维明,梁士楚.植物克隆性的生态学意义[J].植物生态学报,2007,04:549-551.
[11]王言邦.MW级光伏并网逆变器的研究[D].北京交通大学,2014.
[12]臧婷.朱践耳钢琴组曲《南国印象》教学及演秦分析[D].东北师范大学,音乐学,2012,硕士.
[13]陈海寰.拉锥与级联拉锥光子晶体光纤的超连续谱产生[D].国防科学技术大学,光学工程,2012,硕士.
[14]陈一鸣.基于线性霍尔传感器的平面三自由度微位移测量系统设计[D].哈尔滨工业大学,仪器仪表工程,2014,硕士.
[15]徐拓倩.动员方式与抗议模式:三起工人抗争事件的比较[D].复旦大学,社会学,2012,硕士.
[16]韩建桥.LaNi_(0.6)Fe_(0.4)O_3粉体的制备及表征[D].陕西科技大学,材料科学与工程,2013,硕士.
[17]聂珍琳.IGF2基因组印迹介导结直肠癌的靶向治疗作用的实验研究[D].南京医科大学,临床检验诊断学,2013,硕士.
[18]秦华妮,洪智勇,骆达荣.直觉模糊集的结构化分析[J].控制与决策,2015,03:561-564.
[19]梁陈剑.远程焊接数值模拟系统的研究[D].清华大学,材料加工工程,2002,硕士.
[20]赵琴.排队论在车间调度中的研究与应用[D].兰州理工大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[21]隋蕾.离退休再就业法律性质研究[D].吉林大学,法律,2013,硕士.
[22]薛鹏,张丽亚,张力,张龙飞,郑洪河.锂离子电池电极材料表面原位生长石墨烯包覆层及对其性能的影响[A].中国硅酸盐学会固态离子学分会.第17届全国固态离子学学术会议暨新型能源材料与技术国际研讨会论文集[C].中国硅酸盐学会固态离子学分会:,2014:1.
[23]盛利.东方地球物理勘探有限责任公司国际化经营战略研究[D].天津大学,工商管理,2004,硕士.
[24]陈义.网上银行的银行与客户关系的研究[D].对外经济贸易大学,2001.
[25]张岩,褚晓东,张文,王亮.基于分段校正模型的在线电压协调控制[J].电力系统自动化,2013,16:33-39.
[26]石安臣.我国银行保险业务发展瓶颈及其对策研究[D].首都经济贸易大学,金融学,2004,硕士.
[27]张坤伦.丙烯腈生产过程中节能降耗分析研究[D].华东理工大学,化学工程,2014,硕士.
[28]金福和.和氏璧化工集团聚羧酸减水剂产品竞争战略研究[D].山东大学,工商管理(专业学位),2013,硕士.
[29]周凌叶.坪内逍遥文学理论与实践的研究[D].东华大学,外国语言学与应用语言学,2013,硕士.
[30]王兴成,郑紫微,贾欣乐.基于GA和H_∞混合优化的船舶航向控制器设计新方法[J].控制与决策,1999,S1:526-530.
[31]罗进洲.基于SMS及RS的闽江福州段水污染控制研究[D].福州大学,环境工程,2004,硕士.
[32]刘冬贺.基于开放住宅理论的钢结构住宅设计研究[D].北京交通大学,2014.
[33]吴双.从风格标记理论看《浮躁》英译本的风格再现策略[D].上海外国语大学,英语语言文学,2012,硕士.
[34]张海.中国股市动量效应和反转效应检验与解释[D].南京师范大学,金融学,2012,硕士.
[35]李树亚.PS/GO和PS/GP复合球制备及在电化学中的应用[D].南京大学,2012.
[36]李丽.皮棉中异性纤维检测算法的研究[D].山东大学,机械电子工程,2013,硕士.
[37]杜元洁.人民币汇率变动对中欧出口贸易影响的实证分析[D].山东财经大学,金融学,2014,硕士.
[38]张勇.不同剂量X线辐照对大鼠周围神经损伤后神经再生影响的实验研究[D].苏州大学,外科学,2014,硕士.
[39]刘溪,伍晓明,任天令.显微拉曼光谱术在微纳电子学研究中的应用[J].光散射学报,2011,01:1-9.
[40]雷云.基于临床炮制与配伍的延胡索对血管活性作用研究[D].北京中医药大学,临床中药学,2014,硕士.
[41]万鑫.不同代乳粉对乳公犊早期断奶前后生产性能的影响[D].宁夏大学,农业推广(专业学位),2014,硕士.
[42]孙建政.基于GIS的煤与瓦斯动态突出预警系统设计与实现[D].西南大学,地图学与地理信息系统,2014,硕士.
[43]何伟辉.中国自主品牌汽车的营销策略研究[D].湘潭大学,工商管理,2012,硕士.
[44]李巧茹,赵蓉,陈亮.基于SVM与自适应时空数据融合的短时交通流量预测模型[J].北京工业大学学报,2015,04:597-602.
[45]沈佳丽.水下机器人涌流模拟平台系统设计[D].上海大学,机械电子工程,2014,硕士.
[46]楼凤娟.激光熔覆的温度及应力分析和数值模拟[D].浙江工业大学,2009.
[47]王雪.畜禽粪便新型生物有机肥料的开发及应用研究[D].辽宁科技大学,生物化工,2012,硕士.
[48]孔亚广.造纸过程先进控制算法及其软件实现[D].浙江大学,2002.
[49]尚辰蔚.典型草原牧户禀赋分异及其社会—经济—生态的分析[D].内蒙古大学,生态学,2014,硕士.
[50]王晓囡.朱熹《楚辞集注》训诂研究[D].渤海大学,汉语言文字学,2014,硕士.

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