基于SIMULINK无刷直流电机控制系统的仿真

鲁东大学信息与电气工程学院2014－2015学年第二学期《微特电机与控制》课程论文课程号：220852119___勇_任课教师玫成绩李___名姓__98921222102_下以线此在写1.建立无刷直流电机控制系统的Simulink仿真模型，仿真采用位置和电流双闭环结构，系统模型主要包括无刷直流电机及其驱动主电路、无刷直流电机换相模块、电机转向判断、位置和电流调节器、PWM动的形式；电流和位置的调节均采用防积分饱和的PI调节器调节；PWM信号通过电流调节器的输出与20KHz三角波比较产生，从而实现无刷直流电机的PWM控制。号字文将须生学学__1021气电_线封级密班_化_动自气电2.着重阐述自己的工作，不能前篇一律。_业_专__学3.答辩环节以小组为单位进行，7月16日提交论文，并进行答辩。4.需要列出主要参考文献，并进行对比分析。_大东鲁__院_学关键词：无刷直流电动机；simulink；位置电流双闭环Abstract勇，业林，王孝磊，吴晓东，居礼，显明Fromthestructure,workingprincipleandcompositionofmathematicalmodelstointroduceabrushlessDCmotor,andthemathematicalmodel,theestablishmentofSimulinksimulationmodelofabrushlessDCmotorcontrolsystemsimulationusingthelocationandcurrentdoubleclosedloopconfiguration,thesystemmodelincludesabrushlessDCmotoranddrivesthemaincircuit,abrushlessDCmotorcommutationmodule,motorrotationjudgment,positionandcurrentregulators,PWMgenerationmoduleand摘要从组成结构、工作原理以及数学模型等方面来介绍无刷直流电动机，并根据数学模型，建立无刷直流电机控制系统的Simulink仿真模型，仿产生模块和相应的测量模块组成。通过试验验证方案的可行性，分析其存在的优缺点。correspondingmeasurementmodules.Feasibilitytestverificationprogram,analyzetheadvantagesanddisadvantagesofitsexistence.brushlessDCmotor;simulink;positioncurrentdoubleclosedloop件，对通常的运动控制系统仿真模型进行了改进，提出了一种基于Matlab／Simulink建立无刷直流电机系统仿真模型的新方法。无刷直流电机(BrushlessDCMotor，以下简称BLDC)是随着电力电子技术及新型永磁材料的发展而迅速成熟起来的一种新型电机。以其体积小、重量轻、效率高、惯量小和控制广泛应用于伺服控制、数控机床、机器人等领域Ill，随着无刷直流电机应用领域的不断扩大，要求控制系统设计简易、成本低廉、控制算法合理、开发周期短。建立无刷直流电机控制系统的仿真模型，可以有效的节省控制系统设计时间，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，人为地改变系统的结构、加入不同的扰动和参数变化，以便考察系统在不同结构和不同工况下的动、静态特性[2J。因此，如何建立有效的无刷直流电机控制系统的仿真模型成为电机控制算法设计人员迫切需要解决的关键问题。本文在分析无刷直流电机数学模型的基础上，借助于Matlab强大的仿真建模能力，利用电气模块库中含的功能元1永磁无刷直流电机(BLDC)的数学模型无刷直流电机由定子三相绕组、永磁转子、逆变器、转予磁极位置检测器等组成，其转子采用瓦形磁钢，进行特殊的磁路设计，可获得梯形波的气隙磁场，定子采用整距集中绕组，由逆变器供给方波电流。以一台三相两极永磁电动机为例，并假设：（1）定子绕组为60°相待整距集中绕组星形联结；（2）忽略磁路饱和，不计涡流和磁滞损耗；（3）不考虑电枢反应气隙磁场分布近似矩形波，其波形平顶宽度为120°点角度；电流环器V开关信号位3IaI_arIbIcIsnI_brI_bI_crI_cKe+KK4Sfunctionsys=mdlOutputs(t,x,u)globalw;电机单独仿真波形：Pos=u(2);ifPos>=0&Pos<=pi/3sys=[k*w,-k*w,k*w*((-Pos)/(pi/6)+1),1,1,0];elseifPos>=pi/3&Pos<=2*pi/3sys=sys=[-k*w,k*w,k*w*((Pos-pi)/(pi/6)-1),1,1,0];elseifPos>=4*pi/3&Pos<=5*pi/3考电流模块的作用是根据电流幅值信号Is和位置信号给出三相参考电function[sys,x0,str,ts]=cemf(t,x,u,flag)始化在仿真图中所处位置：sys=[];%离散状态的更新case3sys=mdlOutputs(u);输出信号%求取系统的case4sys=[];sys=simsizes(sizes);%%x0=[];%状态初始化计算下一时刻的仿真时间case9str=[];ts=[-10];%采样周期若写成-1表示继承其输入信号sys=[];%%%%%%在flag=1的时候进行连续系统状态的更新functionsys=mdlDerivatives(t,x,u)sys=[];终止仿真otherwiseerror(['Unhandledflag=',num2str(flag)]);%%%%%%在flag=2的时候进行离散系统状态的更新functionsys=mdlUpdatesend%%%%%在flag=0的时候进行整个系统的初始化function[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes%sys(1,1)=x(1)+T*x(2);成这样呢%sys(2,1)=x(2)+T*fst2(x,u,r,h);%为什么会写sizes=simsizes;%读入初始化参数模板%连续状态个数%离散状态个数%输出变量个数%输入信号个数sizes.NumContStates=0;sizes.NumDiscStates=0;%%%%%%在flag=3的时候进行系统输出信号的求取functionsys=mdlOutputs(u)m=current_dq(u(1),u(2));sizes.NumOutputssizes.NumInputs=3;=2;sys(1,1)=m(1);sizes.DirFeedthrough=1;%输入直接传入输出信sys(2,1)=m(2);号否sys(3,1)=m(3);sizes.NumSampleTimes=1;%atleastone%%%%%%在flag=4的时候进行下一时刻仿真时间的计sampletimeisneededWO一般来说为1个算functionsys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u)x(2)=0;%sampleTime=1;tobeonesecondlater.%sys=t+sampleTime;%Example,setthenexthitx(3)=-current;endif2*pi/3<=pos&&pos<pix(1)=0;%%%%%%在flag=9的时候终止仿真过程functionsys=mdlTerminate(t,x,u)%sys=[];x(2)=current;x(3)=-current;end%%%%%%自定义子程序functionx=current_dq(angle,current)pos=mod(angle,2*pi);x(1)=current;ifpi<=pos&&pos<4*pi/3x(1)=-current;x(2)=current;x(3)=0;x(2)=-current;x(3)=0;endif0<=pos&&pos<pi/3x(1)=current;if4*pi/3<=pos&&pos<5*pi/3x(1)=-current;x(2)=0;x(2)=-current;x(3)=0;x(3)=current;endendifpi/3<=pos&&pos<2*pi/3x(1)=current;if5*pi/3<=pos&&pos<2*pix(1)=0;x(2)=-current;x