无刷直流电机控制系统设计.rar

前言             
直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用, 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。为了克服机械换相带来的缺点, 以电子换相取代机械换相的无刷电机应运而生。1955 年美国D. Harrison 等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利 ,标志着现代无刷电动机的诞生。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段, 是在1978 年的 MAC 经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后, 国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究, 先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。[5] 20 多年以来, 随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展, 无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机, 而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。无刷直流电动机不仅保持了传统直流电动机良好的动、静态调速特性, 且结构简单、运行可靠、易于控制。其应用从最初的军事工业, 向航空航天、医疗、信息、家电以及工业自动化领域迅速发展。在结构上, 与有刷直流电动机不同, 无刷直流电动机的定子绕组作为电枢,   励磁绕组由永磁材料所取代。按照流入电枢绕组的电流波形的不同, 直流无刷电动机可分为方波直流电动机(BLDCM ) 和正弦波直流电动机(PM SM), BLDCM  用电子换相取代了原直流电动机的机械换相, 由永磁材料做转子, 省去了电刷; 而 PM SM 则是用永磁材料取代同步电动机转子中的励磁绕组, 省去了励磁绕组、滑环和电刷。在相同的条件下, 驱动电路要获得方波比较容易, 且控制简单, 因而BLDCM 的应用较PM SM 要广泛的多。[1]
随着人们对无刷直流电机特性了解的日益深入，无刷直流电机的理论也逐渐得到了完善。1986年，H.R.Bolton对无刷直流电机作了全面的总结，指出了无刷直流电机的研究领域，成为无刷直流电机的经典文献，标志着无刷直流电机在理论上走向成熟。[2]
随着信息技术和控制理论的发展，在运动控制领域中，一个新的发展方向就是先进的控制理论，尤其是智能控制理论的应用。目前，专家系统、模糊逻辑控制和神经网络控制是三个最主要的理论和方法。其中模糊控制是把一些具有模糊性的成熟经验和规则有机地融入到传动控制策略当中，现已成功地应用到许多方面。随着无刷直流电机的应用范围的扩大，智能控制将是未来其研究的主要方向。