混合動力汽車用無刷直流電機控制策略研究

【摘要】：無刷直流電機以其效率高、體積小、壽命長、無噪音、無干擾、易調(diào)速等特點，在混合動力汽車中得到廣泛應用。目前使用較多的調(diào)速方法是傳統(tǒng)的PID控制，但是無刷直流電機是一個強耦合非線性的系統(tǒng)，所以采用PID控制不能滿足調(diào)速要求精確的場合，隨著計算機和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，運用智能控制成為無刷直流電機調(diào)速的趨勢。 本文簡述了混合動力汽車的研究現(xiàn)狀以及無刷直流電機的發(fā)展過程，根據(jù)無刷直流電機的結(jié)構(gòu)和工作原理，建立了電機的數(shù)學模型，并在此基礎(chǔ)上對電機進行了Matab/Simulink下的建模，通過對建成模型的仿真分析，得出相應的轉(zhuǎn)速曲線、相電流曲線和反電動勢曲線。 論述了電機常用的經(jīng)典PID控制方法以及先進的模糊控制，并對模糊控制進行了描述，著重介紹了模糊控制器的設(shè)計步驟，在Matab中運用fuzzy工具箱完成了電機的模糊控制模型的仿真，仿真結(jié)果表明模糊控制比傳統(tǒng)的PID控制有更好的控制效果。 基于MPC555控制器完成了無刷直流電機控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計。硬件模塊主要有供電電源模塊，驅(qū)動電路模塊，位置檢測模塊，電流檢測模塊。在CodeWarrior V8.7中進行了軟件的編寫，根據(jù)模塊化編程的思想，建立了各模塊的程序流程圖，并進行了主程序和子程序的編寫，子程序主要包括：位置檢測子程序、定時測速子程序和電流采樣子程序。并在Lab VIEW中編寫了VISA串口采集數(shù)據(jù)和顯示數(shù)據(jù)的程序圖，實現(xiàn)了電機轉(zhuǎn)速的實時監(jiān)測。 搭建了電機的實驗平臺，進行了電機的轉(zhuǎn)速采集以及三相霍爾信號的采集，進行了轉(zhuǎn)速的PID控制，初步驗證了電機控制系統(tǒng)的有效性。 【關(guān)鍵詞】：混合動力 無刷直流電機 MPC555 模糊控制 軟件設(shè)計
【學位授予單位】：石家莊鐵道大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 課題的研究背景及意義10-11
• 1.2 無刷直流電機的發(fā)展及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 無刷直流電機的國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文的研究內(nèi)容及章節(jié)安排13-15
• 第二章 無刷直流電機及其控制算法15-29
• 2.1 無刷直流電機的結(jié)構(gòu)和工作原理15-21
• 2.1.1 無刷直流電機的結(jié)構(gòu)15-17
• 2.1.2 無刷直流電機的工作原理17-21
• 2.2 無刷直流電機數(shù)學模型21-23
• 2.2.1 電壓方程21-22
• 2.2.2 轉(zhuǎn)矩方程22-23
• 2.3 傳遞函數(shù)模型23-25
• 2.4 無刷直流電機控制策略25-28
• 2.4.1 PID 控制25-27
• 2.4.2 模糊控制策略27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 基于 Matlab/Simulink 的無刷直流電機建模與仿真29-43
• 3.1 無刷直流電機的建模與仿真29-35
• 3.1.1 BLDCM 本體模塊29-31
• 3.1.2 速度控制和轉(zhuǎn)矩計算模塊31-32
• 3.1.3 參考電流模塊32-33
• 3.1.4 電流滯環(huán)控制模塊33-34
• 3.1.5 功率驅(qū)動模塊34-35
• 3.2 模糊控制器的 Matlab 仿真35-39
• 3.3 仿真結(jié)果39-42
• 3.3.1 PID 控制結(jié)果分析39-41
• 3.3.2 模糊控制結(jié)果分析41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 無刷直流電機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計43-57
• 4.1 主控芯片 MPC555 簡介43-48
• 4.1.1 雙隊列模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（QADC64）44-45
• 4.1.2 時間處理單元（TPU3）45-46
• 4.1.3 串行隊列模塊(QSMCM)46-47
• 4.1.4 模塊化輸入/輸出(MIOS1)47-48
• 4.2 MPC555 外圍電路48-49
• 4.3 無刷直流電機驅(qū)動電路模塊49-56
• 4.3.1 供電電源模塊49-51
• 4.3.2 功率驅(qū)動模塊51-52
• 4.3.3 轉(zhuǎn)子位置檢測模塊52-54
• 4.3.4 電流檢測電路54-55
• 4.3.5 PCB 板繪制及電路板的制作55-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第五章 無刷直流電機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計57-67
• 5.1 CodeWarrior V8.7 簡介57-58
• 5.2 主程序和初始化程序58-59
• 5.3 子程序設(shè)計59-64
• 5.3.1 位置檢測子程序59-60
• 5.3.2 定時測速子程序60-61
• 5.3.3 轉(zhuǎn)速控制程序61-63
• 5.3.4 電流采樣子程序63-64
• 5.4 虛擬儀器 Lab VIEW 程序設(shè)計64-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 第六章 實驗與分析67-72
• 6.1 實驗68-71
• 6.1.1 霍爾信號的采集68
• 6.1.2 上下橋臂驅(qū)動信號68-69
• 6.1.3 相電壓信號的采集69-70
• 6.1.4 轉(zhuǎn)速信號采集70-71
• 6.2 本章小結(jié)71-72
• 第七章 結(jié)論與展望72-74
• 7.1 結(jié)論72-73
• 7.2 展望73-74
• 參考文獻74-77
• 致謝77-78
• 個人簡歷、在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文78

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