基于FPGA的開關(guān)磁阻電機無位置傳感器與模糊PID控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)兼有交流調(diào)速系統(tǒng)和直流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、成本低廉、可控參數(shù)多、控制方式靈活、可得到各種所需的機械特性，且在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)均具有較高的效率。因此，開展開關(guān)磁阻電機的研究，對推動開關(guān)磁阻電機應(yīng)用于工業(yè)電氣傳動、自動控制、航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域，提高我國經(jīng)濟實力，具有重要現(xiàn)實意義。 開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子位置信號是各相主開關(guān)器件正確進行切換的依據(jù)，傳統(tǒng)檢測方法中位置傳感器的引入增加了電機結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，影

2、響了開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的可靠性。同時開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)是一個實時性很強，計算量很大的復(fù)雜系統(tǒng)，在高速和超高速運行的時候，實時性的矛盾更加突出。在國家自然科學(xué)基金的資助下，本課題組展開了對基于FPGA的開關(guān)磁阻電機無位置傳感器與模糊PID控制系統(tǒng)的研究。 本文首先介紹了開關(guān)磁阻電機的基本運行原理，包括開關(guān)磁阻電動機的基本結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型以及控制策略。其次在分析位置傳感器檢測的原理和實現(xiàn)方法的基礎(chǔ)上，采用最大磁鏈法作為無位置傳感器

3、檢測方法的理論原理，并應(yīng)用硬件描述語言設(shè)計了相關(guān)功能模塊。實驗結(jié)果驗證了該方法的可行性。再次以模糊PID算法為核心設(shè)計了調(diào)速控制器，應(yīng)用基于MATLAB和DSP Builder的DSP設(shè)計方法完成了該算法的全硬件實現(xiàn)。最后在CycloneⅡ FPGA上搭建了開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的無位置傳感器數(shù)字系統(tǒng)。 開關(guān)磁阻電機無位置傳感器數(shù)字系統(tǒng)采用全數(shù)字控制的SOPC設(shè)計簡化了硬件電路，改善了系統(tǒng)實時性，提高了系統(tǒng)的可靠性，為開關(guān)磁阻電機