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毕业论文课题名称无刷直流电机双闭环PI控制系统仿真系部专业班级学号姓名指导教师摘要本设计基于MATLAB/SIMULINK环境，利用其自带模块，编写S-函数程序，建立无刷直流电机的闭环控制系统模型。
此系统采用转速-电流PI双闭环控制策略。
其中，转速环为控制外环，使用PI控制算法；电流环为控制内环，采用滞环比较PWM控制方式，使得实际电流能跟踪参考电流。
在分析了无刷直流电机的物理特性之后，可以建立其数学模型，将它与控制系统数学模型结合，就可以实现电机控制。
将仿真结果与理论分析对比之后，可以看到本控制系统具有良好的控制效果。
关键词：无刷直流电机；双闭环控制系统；MATLAB/Simulink；PI控制Abstractbased on MATLAB/SIMULINK environment, using the automatic module and writing S - function program establish a model of the closed loop control system of brushless dc motor. This system USES PI speed - current double closed-loop control strategy. Among them, the speed loop as the outer ring to use PI control algorithm; Current loop to control the inner ring, using the hysteresis PWM control mode, makes the actual current can track reference current. Physical properties after the analysis of the brushless dc motor, can establish its mathematical model, combined with control system mathematical model, it can achieve motor control. After compare the simulation results and theoretical analysis, you can see this control system has good control effect.Keywords: Brushless DC Motor; double-loop control system; MATLAB/Simulink; PI control目录第一章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究现状及分析 (3)1.3 研究目的及意义 (4)1.4 本文的主要内容 (4)第二章 MATLAB中S-函数的介绍 (6)2.1 S-函数的介绍与使用方法 (6)第三章无刷直流电机的组成结构与工作原理 (10)3.1 无刷直流电机的基本结构 (10)3.1.1 无刷直流电机的基本结构原理 (10)3.1.2 电子开关电路 (11)3.2 无刷直流电机的工作原理 (11)第四章双闭环控制策略 (15)4.1 PI调节器的原理 (15)4.2 双闭环控制系统原理与仿真 (16)4.2.1 转速调节模块 (18)4.2.2 参考电流模块 (18)4.2.3 电流滞环控制模块 (19)第五章无刷直流电机的数学建模 (23)5.1 无刷直流电机的基本特性 (23)5.1.1 基本方程 (23)5.1.2 运行特性 (25)5.2 无刷直流电机的数学模型与仿真模型 (29)5.2.1 电压方程 (29)5.2.2 等效电路 (30)5.2.3 状态方程 (30)5.2.4 转矩方程 (33)5.2.5 电机本体模块 (35)5.3 电压逆变模块 (36)5.4 中性点模块 (37)第六章仿真结果与分析 (38)6.1 整体仿真系统模型 (38)6.2 仿真结果与分析 (38)第七章总结与体会 (42)结束语 (44)致谢 (45)参考文献 (46)附录 (47)第一章绪论1.1 研究背景传统直流电机以机械形式进行换向，存在火花、无线电干预、噪声和寿命短等严重弊端。
摘要仿真是对操控系统的参考，探究和实验有着重要的含义，MATLAB编写的语句以及simulation元器件可以进行操控系统仿真，本人用MATLAB最新版本的软件来，写出些经典的直流操控系统实行了模拟实验，出现了不一样模型的图形，对系统做的两种状态的性能实验检查。
对一样的直流电机调节速度系统，可以抽取有传函模行建立系统模形方针，根据电汽构图中建立混在一块的模块系统模形仿真和编写仿真，并阐述了各种方法的特点。
对数字pid掌握算数实行的参考，里面有容易地数字pid掌握算数和不全部积分式，微分分离式两种进行的数字PID掌握算法，探讨了利用仿真技术整理计算机掌握直流电机系统的采样时间和PID参考的方法，以获得优良的系统调速性能。
关键词：MATLAB；仿真；直流电机；调速ABSTRACTSimulation is the reference of control system, has important meaning to explore and experiment, MATLAB statements and simulation components can control system simulation, I use the latest version of the MATLAB software to write some classical dc control system implemented simulation experiment, the different model of graphics, experiments on the performance of the system to do two kinds of state inspection. The dc motor speed regulating system of the same, you can extract a transfer function model line set up system modeling approach, according to the building up of mixed vapor composition in which a module of system modeling simulation and simulation, and expounds the charac teristics of various methods.Reference in digital pid control arithmetic to somewhere inside change of digital pid control arithmetic and not all integral type, differential separate two kinds of digital pid control algorithm, discusses the use of simulation technology of computer control dc motor system sampling time and the method of pid reference, in order to obtain excellent speed regulating performance.Key Words:MATLAB;simulation;DC machine;speed regulation目录摘要 ............................................................................................................................................... I ABSTRACT ..................................................................................................................................... II 目录 . (1)1 绪论 (3)1.1研究的目标与内容 (4)2 MATLAB简介 (5)2.1 MATLAB的发展历程 (5)2.2 MATLAB平台的组成 (6)2.3 MATLAB语言的特点 (7)3 MAT LAB软件在操制系统中的仿真 (9)3.1计算机仿真技术概括 (9)3.2 计算机仿真基本概念 (9)3.3自动控制系统仿真 (9)3.4 MAT LAB在控制系统地仿真功能和含义 (10)3.5控制系统仿真里面常用的函数 (10)4 Simulink基础 (12)4.1 Simulink简介 (12)4.2常用的标准模块 (12)4.3 Simulink主要的仿真模块介绍 (14)5直流电动机直接启动仿真 (16)5.1建立仿真模型 (16)5.2模块参数设置 (16)5.3仿真参数设置 (20)5.4仿真 (20)6直流电动机在电枢串联电阻起动仿真 (22)6.1建立仿真模型 (22)6.2模块参数设置 (23)6.3仿真参数设置 (23)6.4进行仿真 (23)7直流电动机反接制动仿真 (25)7.1建立仿真模型 (26)7.2模块参数设置 (26)7.3仿真参数设置 (26)7.4仿真 (26)8 直流电动机改变励磁电流调速仿真 (28)8.1建立仿真图形 (28)8.2模块参数设置 (28)8.3仿真参数设置 (29)8.4仿真 (29)9直流电动机改变电枢电压调速仿真 (31)9.1建立仿真模型 (31)9.2模块参数设置 (33)9.3仿真参数设置 (33)9.4仿真 (33)10 晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真................................................ 错误!未定义书签。
直流无刷电机控制matlab-概述说明以及解释1.引言1.1 概述直流无刷电机是一种利用电磁力产生机械运动的设备，其特点是不需要外接换向器即可实现无刷换向。
直流无刷电机具有高效率、高功率密度、低噪音、长寿命等优点，因此在工业自动化、电动车辆、航空航天等领域广泛应用。
本文旨在探讨直流无刷电机的控制方法，并重点介绍了Matlab在直流无刷电机控制中的应用。
Matlab作为一种强大的数学计算软件，可以帮助工程师们进行快速、准确的电机控制算法设计和仿真分析。
在文章的正文部分，我们将首先介绍直流无刷电机的基本原理，包括结构组成、工作原理和电气特性等方面的内容。
然后，我们将详细介绍直流无刷电机的几种常见控制方法，包括开环控制和闭环控制。
其中，闭环控制方法可以实现对电机转速、转矩等参数的精确控制，并具备较好的动态响应特性。
接着，我们将重点讨论Matlab在直流无刷电机控制中的应用。
通过Matlab可以进行电机系统的建模和仿真，设计控制算法并进行验证。
同时，Matlab还提供了丰富的工具箱和函数库，可以方便地进行电机控制系统设计、参数优化和性能评估等工作。
最后，我们将通过一个直流无刷电机控制实例进行分析，具体展示了使用Matlab进行电机控制设计和仿真的过程。
通过该实例，读者可以更好地理解直流无刷电机的控制原理和Matlab的应用方式。
通过本文的研究，我们可以总结出直流无刷电机控制方法的优缺点，并对其研究意义、发展前景和后续研究方向进行深入探讨。
这对于工程师们在实际应用中选择合适的控制方法和工具具有一定的指导意义。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以如下所示：1.2 文章结构本文共分为三个主要部分，分别是引言、正文和结论。
引言部分主要对直流无刷电机控制的概述进行介绍，包括对直流无刷电机基本原理、控制方法以及Matlab在该领域的应用进行简要说明。
通过引言，读者可以了解到本文的研究背景、目的和意义。
正文部分是本文的核心部分，将详细介绍直流无刷电机的基本原理、控制方法以及Matlab在直流无刷电机控制中的应用。
基于Matlab的直流电动机特性曲线仿真简介直流电动机是一种常见的电动机类型，广泛应用于各种工业和家用设备中。
了解直流电动机的特性曲线可以帮助我们更好地设计和控制电动机系统。
本文将介绍如何使用Matlab进行直流电动机特性曲线的仿真。
仿真步骤以下是使用Matlab进行直流电动机特性曲线仿真的基本步骤：1. 定义电动机参数：首先，我们需要定义直流电动机的基本参数，例如电枢电阻、电枢电感、励磁电感、励磁电阻等。
这些参数将直接影响电动机的性能。
2. 构建电动机模型：根据电动机的参数，我们可以构建一个数学模型来描述电动机的行为。
这个模型通常包括电动机的电压方程、电流方程和转矩方程。
3. 设定仿真参数：在进行仿真之前，我们需要设定仿真的时间范围、步长和输入电压等参数。
这些参数将决定仿真的准确性和效率。
4. 运行仿真：利用Matlab提供的仿真工具，我们可以运行电动机模型并获得仿真结果。
这些结果通常包括电流、转速、转矩等参数随时间的变化。
5. 分析结果：通过对仿真结果的分析，我们可以获得直流电动机的特性曲线。
例如，我们可以绘制电流-转速曲线、转矩-转速曲线等，以了解电动机在不同工作条件下的性能表现。
优势与简化策略作为一名法学硕士，我们可以利用Matlab的强大功能和简化策略来进行直流电动机特性曲线的仿真。
以下是一些优势和简化策略的示例：1. 使用现有的电动机模型：Matlab提供了许多现成的电动机模型和工具箱，我们可以直接使用这些模型进行仿真，无需自己从头开始建模。
2. 简化模型参数：根据实际情况和需求，我们可以简化电动机模型中的某些参数，以减少计算复杂性和提高仿真效率。
3. 选择合适的仿真时间范围：我们可以根据需求选择合适的仿真时间范围，避免不必要的计算和数据存储。
4. 优化仿真步长：通过合理选择仿真步长，我们可以在保证仿真准确性的前提下，降低计算量和仿真时间。
注意事项在进行直流电动机特性曲线仿真时，我们需要注意以下几点：1. 确保电动机参数的准确性：电动机的参数对于仿真结果的准确性至关重要，因此需要确保这些参数的准确性和可靠性。
基于matlab无刷直流电机驱动控制系统的仿真摘要：在分析无刷直流电机(BLDCM)数学模型的基础之上,提出了一种新型的无刷直流电机控制系统建模仿真方法。
在Matlab /Simulink环境之下,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。
系统采用单闭环控制:速度环采用经典PI控制,电流控制采用滞环电流跟踪型PWM。
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新的思路。
关键词：无刷直流电机；模型；simulink；仿真；霍尔位置传感器；引言电机在人类社会中的应用已有近100 多年的历史，电机的发展是从永磁电机开始的。
诞生于19 世纪20 年代的第一台电机便是一台永磁发电机，但由于材料的制约，在随后的岁月里，永磁电机逐渐被电励磁电机所取代，而交流异步电机的出现并广泛应用，进一步压缩了永磁电机的应用空间。
直至上世纪60 年代稀土永磁材料的出现，影响永磁电机广泛使用的材料问题得以基本解决，永磁电机又开始被广泛关注。
但由于稀土材料昂贵的价格，永磁电机仅应用在对成本要求相对较低的场合。
上世纪80 年代初，新型永磁材料钕铁硼的出现，大大降低了永磁体的成本，永磁电机才在较多的场合得到了应用。
无刷直流电动机是在有刷直流电动机的基础上发展起来的。
现阶段，虽然各种交流电动机和直流电动机在传动应用中占主导地位，但无刷直流电动机正受到自20世纪90年代以来，随着人们生活水平的提高和现代化生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备都越来越趋向于高效率化、小型化及高智能化，作为执行元件的重要组成部分，电机必须具有精度高、速度快、效率高等特点，无刷直流电机的应用也因此而迅速增长。
随着永磁电机的广泛应用，其本身的缺陷也逐渐体现出来。
传统的永磁电机往往使用电刷这种机械部件作为换向器，在运行过程中，电刷带来了换向火花、电磁干扰等问题；同时，电刷换向器极易磨损，造成了永磁电机维护频率高，维护过程复杂；机械式电刷换向器还限制了电机转速的提高和体积的缩小。
无刷直流电机的驱动与MATLAB仿真摘要：无刷直流电动机的最本质特征就是没有机械换向结构，取而代之的是逻辑电路和功率开关线路共同组成的电子换相器，它把直流电逆变成交流电并按一定的次序通入电动机的定子绕组中以产生与定子磁场正交的转子磁场。
在使用中无刷直流电机相比有刷电机有许多的优点，比如：能获得更好的扭矩转速特；性高速动态响应；高效率；长寿命；低噪声；高转速。
本文主要研究了无刷直流电机调速系统的基本方法，主要内容有无刷直流电机的基本原理，脉宽调速系统的原理和控制方法，在此基础上重点研究了无刷直流电机的换相控制，并对无刷直流电动机调速系统进行设计。
最后利用MATLAB\Simulink——面向电气原理结构图的仿真技术，设计了一个转速单闭环无刷直流电机可逆脉宽调速系统，对其进行仿真，并根据仿真结果分析研究无刷直流电动机。
关键词：调速，PWM控制，无刷直流电动机，仿真一引言目前国内外对无刷直流电机的（Brushless DC Motor,BLDCM）的定义有两种：一种是认为只有梯形波/方波无刷直流电机才可被称为无刷直流带电机，而正弦波无刷直流电机则被称为永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）；另一种定义认为梯形波/方波无刷直流电机都是无刷直流电机。
本论文采用第一种定义，仅认为反电动势波形为梯形波/方波的无刷直流电机称为无刷直流电机。
目前国内外无刷直流电机的一般控制技术应经比较成熟，但日本和美国具有较先进的无刷直流电机制造与控制技术。
特别是日本在民用方面较为突出，而美国则在军工方面更加先进。
当前的研究热点主要集中在以下三个方面：①研究无位置传感器控制技术以提高系统可靠性，并进一步缩小电机尺寸与重量；②从电机设计和控制方法等方面出发，研究无刷直流电机转矩波动抑制从而提高其伺服，扩大应用范围；③设计可靠小巧，通用性强的集成化无刷直流电机控制器。
二无刷直流电动机原理2.1 无刷直流电动机概述无刷直流电动机机属于同步电动机的一种，这就意味着它的定子产生的磁场和转子产生的磁场是同频率的，所以无刷直流电机并不会产生普通感应电机的频差现象。
基于MATLAB/simulink的无刷直流电机控制系统的建模和仿真摘要在分析了无刷直流电机（BLDCM）的工作原理及控制系统的组成,推导出了无刷直流电机的数学模型。
并在此数学模型的基础上,提出了一种新型的基于MATLAB的无刷直流电机控制系统仿真建模的新方法，该方法借助MATLAB仿真软件，在Simulink环境下，把独立的功能模块和S函数相结合，构建了无刷直流电机系统的仿真模型。
系统采用双闭环控制：速度环采用离散PID控制，根据滞环电流跟踪型PWM 逆变器原理实现电流控制。
仿真和试验结果表明：波形符合理论分析，系统能平稳运行，电机转矩脉动小，系统过渡时间短，无超掉，稳态性能好，验证了该方法的合理性和有效性。
采用该BLDC仿真模型，可以十分便捷的实现、验证控制算法，改换或改进控制策略也十分简单，只需对部分功能模块进行替换或修改，而Simulink可以给长直接的构造控制系统并观察其结果。
此方法也适用于验证其他控制算法的合理性，为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。
关键词：无刷直流电机，建模，仿真，电流滞环，Matlab1 引言课题研究的背景、目的及意义无刷直流电机(Brushless DC Motor，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、惯量小和控制精度高等优点，同时还保留了普通直流电动机优良的机械特性，广泛应用于伺服控制、数控机床、机器人等领域[1]。
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[2]。
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，提出了一种新型的基于Matlab的BLDC控制系统仿真建模的新方法，将该方法在Simulink环境下结合S函数构建了无刷直流电机仿真模型，利用Matlab中的Simulink工具箱建立了BLDC控制系统的计算机仿真模型[3-4]。
机电技术 2011年8月60作者简介：程勇(1979-)，男，讲师，主要研究方向：电机控制，智能算法研究。
无刷直流电机的matlab 仿真程 勇（西安科技大学，陕西 西安 710054）摘 要：首先分析了无刷直流电机数学模型，结合matlab 软件对直流无刷电机调速系统进行了仿真研究和分析，最后给出了仿真波形，验证了模型准确可靠。
关键词：直流无刷电机；matlab ；调速中图分类号：TM33 文献标识码: A 文章编号：1672-4801(2011)04-06-02直流无刷电机转子为永磁材料，随定子磁场同步转动。
这种电机结构简单而且解决了普通直流电机物理电刷等缺点。
随着永磁材料不断发展，直流无刷电机应用越来越广泛[1]。
本文详细分析了无刷直流电机模型后，通过MATLAB 仿真实现直流无刷电机的调速仿真系统。
通过仿真结论可知，文中的BLDCM 模型准确可靠，具有一定的应用价值。
1 直流无刷电机基本特性直流无刷电动机三相定子电压的平衡方程式可用下列状态方程表达[5]：0000A s A AABAC A A B s B BA B BC B B C s C CACBC C C u R i L L L i e u R i L L L P i e u R i L L L i e ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=++⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦(1)式中， A u 、B u 、C u 为定子相绕组电压；A i 、B i 、C i 为定子相绕组电流；A e 、B e 、C e 为定子绕组电动势；A L 、B L 、C L 为每相绕组的自感；AB L 、AC L 、BA L 、BC L 、CA L 、CB L 为每两相绕组间互感；P 为微分算子。
由电动机结构决定，在一个360°电角度（机械上为一对磁极距），转子的磁阻不随转子位置变化而变化，并假定三相对称，则有：AB BA AC CA BC CB L L L L L L M ====== A B C L L L L ===式中，M 为无刷直流电动机定子绕组间互感。
