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。
软件锁相环技术在陀螺用无刷直流电机高精度稳速控制中的应用研究
中图分类号:TM361 文献标识码:A 文章编号:100126848(2006)022*******软件锁相环技术在陀螺用无刷直流电机高精度稳速控制中的应用研究 收稿日期:2005-04-12王京锋,孙纯祥(中国航天时代电子公司第十六研究所,西安 710100)摘 要:该文研究了软件锁相环技术在陀螺用无位置传感器无刷直流电机(BLDC M)稳速控制系统中的应用。
研究是基于D SP通过软件算法来实现锁相功能。
文章阐述了软件锁相环的工作原理、数学模型以及D SP实现方法;分析了软件锁相环的Z域模型;设计的无刷直流电机稳速控制系统用专用芯片M L4428实现了反电势的检测,换相和功率驱动。
用高速的数字信号处理器TM S320L F2407A作为控制处理器,实现了系统的软件锁相环算法和电机的起停控制、转速给定和转速检测,具有较高的稳速精度。
关键词:D SP;无刷直流电动机;软件锁相环;稳速;控制Study On the Sof tware Pha se-locked L oop i n the SteadySpeed Con trol Syste m of the B LDC M i n GyroW AN G J ing2feng,SU N Chun2x iang(T he16th In stitu te,A T EC,X i’an710100,Ch ina)ABSTRACT:T h is paper studies on the softw are phase2locked loop in the steady speed con tro l of Perm anen t M agnet BLDC mo to rs based on D SP and M L4428.T he SPLL is realized by D SP.T he paper in troduces the operati onal p rinci p le of SPLL,and the m athem atical model and the i m p lem en t m ethod based on D SP.T he coun ter electromo tive fo rce detecti on and back2E M F comm u tati on are realized by the ch i p of M L4428;T he SPLL and starting o r stopp ing of mo to r and the supp ly and detecti on of the speed are realized based on TM S320L F2407A. KEY WOR D S:D SP;BLDC M;SPLL;Steady speed;Con tro l0 引 言锁相环技术是能够实现跟踪输入信号相位的新技术,也称作自动相位控制技术。
基于CPLD的无刷直流电机控制器设计设计
基于CPLD的无刷直流电机控制器设计设计Z S T U Zhejiang Sci-Tech University 本科毕业设计Bachelor’S THESIS论文题目：基于CPLD的无刷直流电机驱动器设计浙江理工大学机械与自动控制学院毕业论文诚信声明我谨在此保证：本人所写的毕业论文，凡引用他人的研究成果均已在参考文献或注释中列出。
论文主体均由本人独立完成，没有抄袭、剽窃他人已经发表或未发表的研究成果行为。
如出现以上违反知识产权的情况，本人愿意承担相应的责任。
声明人（签名）：年月日摘要无刷直流电机（BLDC）利用电子换相装置代替了有刷直流电机的机械换相装置，使其既具有直流电动机的调速性能，且体积小、重量轻、效率高、无励磁损耗等特点，同时又具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等优点。
因此在国民经济的各个领域，如医疗机械、仪器仪表、化工、纺织以及家用电器和办公自动化等方面都有广泛的应用。
而在对系统提出响应速度快、精度高、控制板体积小、可靠性高等要求下，采用基于单片机等芯片的控制系统一般难以实现这一要求，而基于DSP等芯片的控制系统一般成本又太高。
但随着无刷直流电机的各种控制方法正日趋成熟，特别是大规模现场可编程门阵列FPGA、CPLD的出现，为实现这些要求提供了可能，本课题便是基于这一背景而提出的。
本文提出了一种基于CPLD的无刷直流电机控制器。
重点分析了控制器的硬件电路组成及其工作原理。
并进一步绘制了控制器的PCB板。
接着针对控制器所肩负的控制任务，提出了完整的控制器算法，并最后用Simulink仿真验证了所提出的控制算法。
关键词：BLDC；CPLD；BLDC控制器；BLDC Simulink 仿真；AbstractBrushless DC motor (BLDC) is using electronic commutation device instead of mechanical commutation device of brush DC motor. BLDC’s speed performance has the characteristics of DC motors, and it is also has small volume, light weight, high efficiency and no excitation loss advantages. BLDC also has the advantages of AC motor, such as simple structure, reliable operation, convenient maintenance, etc…Therefore, BLDC had been using in the wide range fields of national economy, such as medical equipment, instrumentation, chemical, textile, household appliances and office automation.The control requirements of high reliability, such as fast response speed, high precision, small size. Based on MCU chip control system is generally difficult to realize this requirement. And, the cost of control system based on DSP chip is generally too high. However with all kinds of Brushless DC motor control method is becoming more and more mature, especially the large-scale field programmable gate array FPGA, CPLD appeared, provides the possibility to realize these requirements. This topic is proposed on the basis of this background.This paper presents a brushless DC motor controller based on CPLD .Focus on the analysis of the hardware controller and its working principle. And I have completed the design of PCB controller. According to the control task the controller had, a controller algorithm was proposed. And finally, using Simulinksimulation verified that the proposed control algorithm.Key words: BLDC;BLDC controller;BLDC Simulink simulation;目录摘要Abstract第1章绪论 (1)1.1课题的背景和意义 (1)1.2 国内外研究现状和发展趋势 (1)1.2.1无刷直流电机简介 (1)1.2.2无刷直流电机的控制技术 (3)1.2.3无刷直流电机控制技术的发展趋势 (6)1.3本文的研究内容 (7)第2章控制器硬件电路设计 (9)2.1电路的总体结构 (9)2.2各模块解析 (10)2.2.1三相桥逆变电路 (10)2.2.2逆变电路MOS管的驱动电路.. 142.2.3逆变电路MOS管的过流保护电路 (16)2.2.4电源管理 (20)2.2.5 CPLD主控 (24)2.2.6人机接口 (24)2.3 PCB设计 (29)第3章控制算法设计 (31)3.1 控制算法 (31)3.1.1 控制器所要完成的任务 (31)3.1.2 控制器任务的实现 (32)3.2 Simulink介绍 (34)3.3 Simulink建模 (35)3.3.1 BLDC模型 (35)3.3.2 控制器逆变电路模型 (39)3.3.3 控制器控制算法建模 (41)3.3.3.1 任务1：电机转速控制 413.3.3.2 任务2：电机正反转控制 (42)3.3.3.3 任务3：电机制动控制 443.3.3.4 任务4：逆变桥MOS管过流保护控制 (45)3.3.4 Simulink仿真设置 (46)3.4 Simulink仿真分析 (47)3.4.1 Simulink模型验证 (48)3.4.2 Simulink模型测试 (52)第4章总结 (54)4.1 总结 (54)4.2 展望 (54)参考文献 (55)致谢 (57)第1章绪论1.1课题的背景和意义无刷直流电机是在有刷直流电机的基础上产生发展而来的。
直流无刷电机 pid调速 毕业设计_基于单片机和PID算法的直流电机调速设计(原创)
直流无刷电机 pid调速毕业设计_基于单片机和PID算法的直流电机调速设计(原创)导读：就爱阅读网友为您分享以下“毕业设计_基于单片机和PID算法的直流电机调速设计(原创)”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对92to 的支持!摘要在运动控制系统中，电机转速控制占有至关重要的作用，其控制算法和手段有很多，模拟PID控制是最早发展起来的控制策略之一，长期以来形成了典型的结构，并且参数整定方便，能够满足一般控制的要求，但由于在模拟PID控制系统中，参数一旦整定好后，在整个控制过程中都是固定不变的，而在实际中，由于现场的系统参数、温度等条件发生变化，使系统很难达到最佳的控制效果，因此采用模拟PID控制器难以获得满意的控制效果。
随着计算机技术与智能控制理论的发展，数字PID技术渐渐发展起来，它不仅能够实现模拟PID所完成的控制任务，而且具备控制算法灵活、可靠性高等优点，应用面越来越广。
本设计以上面提到的数字PID为基本控制算法，以AT89S51单片机为控制核心，产生占空比受数字PID算法控制的PWM脉冲实现对直流电机转速的控制。
同时利用光电传感器将电机速度转换成脉冲频率反馈到单片机中，实现转速闭环控制，达到转速无静差调节的目的。
在系统中采数码管显示器作为显示部件，通过2×2键盘设置P、I、D、V四个参数，启动后可以通过显示部件了解电机当前的转速。
该系统控制精度高，具有很强的抗干扰能力。
关键词：数字PID；PWM脉冲；占空比；无静差调节AbstractIn the motion control system,the control of electromotor's rotate speed is of great importance,there are a lot of speed control arithmetics andmethods ,the analog PID control is one of the earliest developed control policies which has formed typical structure ,its parametric setting is convenient and it's easy to meet normal control's demand,but as the whole control process is fixed once the parameter has been set while practically the changes of those conditions like the system parameters and temperature of the environment prohibit the system from reaching its best control effect,so the analog PID controller barely has satisfied effect.With the development of computer technology and intelligent control theory ,the digital PID technology is thriving which can achieve the analog PID's control tasks and consists of many advantages like flexible control arithmetics and high reliability,it is widely used now.This design is based on the digital PID mentioned above as basic control arithmetic and AT89S51 SCM as control core,the system produces PWM impulse whose duty ratio is controlled by digital PID arithmetic to make sure the running of direct current machine's rotate speed.Meanwhile,the design uses photoelectric sensor to transduce the electromotor speed into impulse frequencyand feed it back to SCM,this process implements rotate speed's closed loop control to attain the purpose of rotate speed's astatic modulation.In this system, the 128×64LCD is used as display unit , the 4×4 keyboard sets those four parameters P、I、D、V and obverse and reverse control,after starting up,the display unit shows the electromotor's current rotate speed and runtime.The system has great control precision and anti-jamming capability.Keywords：digital PID；PWM impulse；dutyfactor；astatic modulation前言21世纪，科学技术日新月异，科技的进步带动了控制技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。
基于软件锁相环的电机速度控制系统
统 对 电机 调速 性能 的要求 越来 越高 。锁相 调速控 制
１ 前 言
１７ ９０年 Ｖｌ 首次提 出在 同步 电机 速 度控 制 中 ｏ ｅ ｐ 采用锁 相技术 ， 后锁 相 技 术 在 电机 速 度控 制 中逐 之 渐得 到应 用 。 １７ ， 着 Ｍｏｒ 将 锁 相技 术 用 于 ９３年 随 ｏｅ 直流 电机调 速系统 ， 流 电 动机 锁 相 伺 服 系统 应 用 直
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第 ２ 卷第 ３ ７ 期
２Ｏ Ｏ６年 ０ 月 ９
航天返 回与遥感
Ｓ ＰＡＣＥＣＲＡＦ Ｔ ＲＥＣＯＶＥＲＹ ＆ ＲＥＭ Ｉ Ｓ Ｅ ＥＮＳ Ｇ ４１
基 于 软 件 锁相 环 的 电机 速 度控 制 系统
ｌ ｋｄｌ ｐ ｃｉ ｅ ｙｕｅｏ ｉ —ｐｗｒｄｍｃ ｐｏｅｓ ｆ ａ ． ｃ ｏ ｅ ｏｓｉａｈｅ ｄｂ ｓ ｈ ｏ ｓ ｖ ｆ ｇ ｏ ｅ ｉ ｒ ｓ ｒｓｔ ｒ ｈ ｅ ｏ ｒ ｃ ｏ ｏｗ ｅ
无刷直流电机调速器的设计与实现
无刷直流电机调速器的设计与实现随着现代制造技术的不断提高，无刷直流电机（BLDC）的应用越来越广泛。
在许多领域，如航空、汽车、家用电器等，它们已成为必不可少的关键部件。
而一款高性能、高可靠性的BLDC 调速器则是实现BLDC应用的关键之一。
本文旨在介绍BLDC调速器的基本功能及其设计、实现方法。
1. BLDC调速器的基本功能BLDC调速器通常具备如下几个基本功能：（1）速度控制BLDC调速器主要作用是控制BLDC电机的转速。
当BLDC电机运行时，如果需要改变其转速，调速器必须通过控制BLDC电机的供电电压或频率来实现。
（2）电流控制BLDC调速器需要对BLDC电机的电流进行精确的控制。
这有助于确保电机总是在安全的工作区域范围内运行，并且可以提升电机的效率和寿命。
（3）保护控制BLDC调速器还需要具备多种保护控制功能，例如过载保护、过压保护、欠压保护、过热保护等。
这些保护控制功能旨在保障BLDC电机及其周边设备在安全的运行状态下工作。
2. BLDC调速器的设计BLDC调速器的设计主要包括以下几个方面：（1）控制策略BLDC调速器的控制策略有许多种设计方案。
目前主要有传统的定向控制和矢量控制两种。
在定向控制中，控制器通常使用霍尔传感器获取电机的位置信息，并通过控制电机的电压和频率，来控制其转速。
而在矢量控制中，控制器不仅可以获取电机的位置信息，还可以通过反馈控制器的输出来实现电机速度和电流的闭环控制。
（2）功率开关器BLDC调速器需要一个功率开关器来控制电机的供电电压和频率。
现在主流的功率开关器包括IGBT、MOSFET等。
在选择功率开关器时，需要考虑功率开关器的特性参数，如开关频率、导通电阻、损耗等。
（3）电机驱动电路BLDC电机需要一个驱动电路来控制其电流。
现在主流的驱动电路包括三种：电压型、电流型和矢量型。
在选择电机驱动电路时，需要考虑驱动器的性能指标，如峰值电流、动态响应等。
3. BLDC调速器的实现实现BLDC调速器需要多种硬件和软件支持。
基于锁相环倍频的BLDCM速度控制系统设计
Ｓ Ｍ ２为核 心控 制元 件 ， Ｔ ３ 采用锁相环倍频 技术 实现对 电机转速 的高精度控 制。该 系统包括处理器 、 驱动 电
Ｔｈ ｓｓ ｓｅ ｉ ｃｕｄ ｓ ｐｒ ｃ ｓ ｏ ｄ ｖｅ ｃｉｃ ｉ，ｉｖ ｒｅｒ ｉｃ ｉ ，ｒ ｑ ｎｃ ｍｕｌｉｌｅ ｉｃ ｔ ｎ ｏｏ ．Ｆ ｅ ｅ ｃ ｉ ｙ ｔｍ ｎ ｌ ｅ ｏ ｅ ｓ ｒ， ｒ ｒ ｕｔ ｎ ｅ ｔ ｃｒ ｕ ｔ ｆｅ ｕｅ ｙ ｉ ｔｐ ｉｒ ｃｒ ｕｉ ａ ｄ ｍ ｔｒ ｒ ｑｕ ｎ ｙ ｍｕｌｉｌｅ ｉｃ ｔｒａ ｉｅ ｉ ｒ ｑ ｎ ｙ ｍｕ ｔｐ ｉａｉ ｒｔ ｈ ｅ — ａ ｈ Ｈａ ｌｓ ｎｓ ｒｓｇ ｌ． ｔ ｕｔｕｔａ ｅ ｔｋ ｎ ａ ｔｐ ｉｒｃｒ ｕｉ ｅ ｌｚ ｓｓｘｆｅ ｕｅ ｃ ｌｉ ｌｃ ｔ ｆ ｈｅｔ ｒ ｅ ｐ ｔ ｌ ｅ ｏ ｉｎａｓ Ｉｓ ｏ ｐ ｒ ａ ｅ ｓ ｏｎｏ ｓ ｅ ｅｅ ｂａ ｋ ｏ ｙ ｔ ｍ．Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｓｍｕ ａｉ ｎ ａ ｄ ｐｅ ｄ ｆ ｄ ｃ ｆ ｓ ｓｅ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｉ ｌ ｔｏ ｎ ｍｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ，ｈ ｓｇ ｄ Ｌ ｉ ｆｅ ｕｅ ｃ ａ ｕ ｅ ｎｔ ｔｅ ｄｅ ｉｎｅ ＰＬ ｓｘ ｒ ｑ ｎ ｙ ｍｕｈｉｌｅ ｐ ｉｒ ｃｒ ｕ ｔｃ ｎ ｃ ｒｙ ｏ ｐ ｅ ａ ｉｃ ｉ ａ ａｒ ｎ ｓ ｅ ｄ ｓ ｍｐｌｎ ｎ ｏ ｅ ｓｎ ｃ ｕ ａｅ ｙ ａ ｄ ｅ ｆｃｉｅ ｙ， ｎｄ ｔ ｒ ｃｓｏ ｆｓ ｅ ｄ ｓ ｍｐｌ ｉ ｇ ａ ｄ ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ａ ｃ ｒ ｔｌ ｎ ｆｅ ｔｖ ｌ ａ ｈｅ ｐ ｅ ｉｉｎ ｏ ｐ ｅ ａ ｉ ｎｇ
基于软件锁相环的无刷直流电机高精度速度控制系统
收稿日期:2009-10-27作者简介:邓钧君(1985)),男,广西贵港人,硕士研究生,主要研究方向为电机智能控制技术;马瑞卿(1963)),男,陕西咸阳人,教授,博士,主要从事电机控制技术、电源变换技术等方面的教学与研究工作。
基于软件锁相环的无刷直流电机高精度速度控制系统邓钧君,马瑞卿,王 翔(西北工业大学自动化学院,陕西西安 710072)摘要:介绍了一种无刷直流电机的高精度速度控制系统,以高性能DSP 和CPL D 为核心控制元件,采用软件锁相环技术实现了对电机转速的高精度控制。
经实际测量,电机在较宽转速范围内均能进入相位锁定状态,其反馈转速的转子位置传感器输出的脉冲信号能稳定跟踪给定基准信号,达到同频和接近于同相,且转速稳定精度高。
试验表明,该系统实用性强,具有较高的工程应用价值。
关键词:软件锁相环;无刷直流电机;速度控制;高精度中图分类号:TP911.8;T M301.2 文献标识码:A 文章编号:1000-8829(2010)06-0066-04Pr ecise Speed C ontrol Syste m of BLDC MBa sed on Soft w are Pha se 2L ock ed LoopDENG Jun 2jun ,MA Ru i 2qing ,WANG X iang(School of Auto m a tio n ,North weste rn Polytechn i ca lUn i versity ,X i øan 710072,Chi na)Abstr act :A prec ise speed con trol syste m of brushless DC motor(BL DC M )is presented .The proposed syste muses high perf or mance d i g ital si g na l processor (DSP)and co mp l e x progra mmab le l o gic device(CPL D )as its core control co mponen,t soft w are phase 2locked loop techn ique is adopted to obtain prec ise control of motor speed .A ccor d i n g to the measure m en,t the motor can get into phase 2locked state i n a w ide speed range ,and its speed f eedback pulse wh ich produced by r otor sensor can trail ref erence pulse stably and acc urately ,to achieve the sa me frequency and nearly the sa m e phase .The experi m en tal resu lt sho ws that t h e syste m is practical and val u ab le i n engi n eering .K ey w ord s :sof t w are phase 2locked l o op;brushless DC motor(BLDC M);speed contro;l h i g h prec i s ion 高精度仪器仪表往往对电动机的稳速精度提出很高的要求,传统的转速闭环控制系统可快速响应给定转速,抵抗负载扰动,但在面对10-4量级的稳速精度时显得捉襟见肘,需要更复杂的控制策略或更优的控制参数。
基于Matlab的直流无刷电机IP控制的设计与仿真
0.643
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处理方法以满足更多的数据处理需求，将是下一步
0.352
-0.309
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发提高了实验的工作效率，促进了实验室的发展，
两相绕组工作。
(
)
JLs + J ( R s + G c ( s ) β ) s + 1.5K t α + G c ( s ) K p s + 1.5K t G c ( s ) K p
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（2）
相 对 于 PI 控 制 策 略 的 无 刷 直 流 电 机 调 速 系
统，IP 控制策略的闭环传递函数具有相同的特征方
真结果表明该系统速度环的抗干扰能力提高了。
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舰 船 电 子 工 程
无刷直流电动机控制
节器的速度环控制系统，如图 3 所示。电流环作为
普通的无刷直流电机采用三相电压型逆变器
为，β(s) 为电流环反馈回路传递函数。
速度环的内环，其中 G c (s) 为控制器传递函数表示
供电，其定子绕组为星型接法，如图 1 所示，其中
响应能力增强。根据幅频响应曲线可知增大 IP 控
制器比例增益可以提高系统响应带宽，而稳定裕度
变换很小，保留了原系统的鲁棒性。
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结语
［5］黎永华，皮佑国. 基于磁定位原理的永磁同步电机转子
初始位置定位研究［J］. 电气传动，2010，40（3）：28-31.
［6］陆华才，徐月同，杨伟民，等. 表面式永磁直线同步电机
loop，and the motor can obtain the speed response without overshoot，and has strong anti-disturbance ability. The simulation results