基于DSP的直流电机模糊PID控制技术研究文献综述

 2022-11-05 03:11

文献综述

摘要:主要介绍了直流电机的研究背景和在电动汽车中的应用情况,以及直流电机的分类及比较,直流电机控制技术的研究比较与分析(硬件及控制算法),直流电机的建模技术的研究现状,最后提出了研究方向。

关键词:直流电机、DSP、模糊PID控制、Simulink

  1. 课题背景

电机作为机械能-电能的转化装置,已经非常广泛地应用于各个领域及人们的日常生活中。直流电动机是最早出现的电动机,也是最早能实现调速的电动机。它不仅具有传统的良好的起动、制动性能,运行效率高,良好的线性调速特性,简单的控制性能,高质量高效率平滑运转等优点,还可以在宽范围内实现无级调速[1](故多使用在对电动机的调速性能要求较高的生产设备中)。直流电机在很宽的范围内是可控的,并具有稳定性和线性的特征。因此,在工业中,对于恒速和负载的操作,它们是最常用的选择 [2]。尽管近年来不断受到其他电动机(如:交流变频电动机等)的挑战,但到目前为止,就其性能来说仍然无其他电动机能比。

随着汽车保有量的不断增加,环境问题日益严重,电动汽车的发展越来越受人们重视。电机及其驱动系统是电动汽车的核心部件之一,由于电动汽车在运行过程中频繁起动和加减速操作,对驱动系统有着很高的要求[3]。早期时,直流电机控制方法和结构简单,只需要用电压控制,不需检测磁极位置,并且小容量系统造价低,技术也成熟,它所拥有电磁转矩控制特性是交流电动机所不可比拟的,因此电动汽车广泛的采用直流电机;有一些电动汽车采用有刷直流电动机驱动系统,比如:日本东京大学的UOT电动汽车采用直流串励电动机,意大利菲亚特公司的900E/E2电动汽车用直流他励电动机驱动,日本马自达汽车公司的BANGO电动汽车则采用直流并励电动机。随着永磁材料的发展,永磁直流电动机也有所应用。直流电动机的优点是有比较好的控制特性。

  1. 研究现状

2.1直流电机分类及特点:

直流电动机按结构及工作原理可划分:无刷直流电动机和有刷直流电动机。

1.无刷直流电动机:无刷直流电动机是将普通直流电动机的定子与转子进行了互换。其转子为永久磁铁产生气隙磁通:定子为电枢,由多相绕组组成。在结构上,它与永磁同步电动机类似。这种电机的机械特性和调节特性的线性度好,调速范围广,寿命长,维护方便噪声小,不存在因电刷而引起的一系列问题,所以这种电机在控制系统中有很大的应用潜力。

2.有刷直流电动机:有刷电动机的2个刷(铜刷或者碳刷)是通过绝缘座固定在电动机后盖上直接将电源的正负极引入到转子的换相器上,而换相器连通了转子上的线圈,3个线圈极性不断的交替变换与外壳上固定的2块磁铁形成作用力而转动起来。由于换相器与转子固定在一起,而电刷与外壳(定子)固定在一起,电动机转动时刷与换相器不断的发生摩擦产生大量的阻力与热量。所以有刷电机的效率低下损耗非常大[4]。但是它同样具有制造简单,成本低廉的优点。

2.2控制技术

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