Key words: brushless DC motor; double closed loop control; Matlab/Simulink simulation

目录

第一章绪论 1

1.1电机的发展史 1

1.2国内外研究现状 2

1.3研究的目的及意义 3

1.4本文的主要内容 4

1.5本章小结 4

第二章无刷直流电机的基本原理 5

2.1无刷直流电机的基本结构 5

2.1.1电机本体 5

2.1.2电子开关线路 6

2.1.3位置传感器 7

2.2无刷直流电机的工作原理 8

2.3无刷直流电机的运行特性和传递函数 10

2.3.1运行特性 10

2.3.2传递函数 13

2.4无刷直流电机的应用 14

2.5本章小结 15

第三章双闭环控制系统的基本原理 16

3.1双闭环控制系统的组成和基本结构 16

3.2双闭环控制系统的工作原理 18

3.2.1双闭环控制系统原理图 18

3.2.2动态抗扰性能分析 19

3.3本章小结 20

第四章无刷直流电机的仿真 21

4.1 MATLAB/Simulink的介绍 21

4.1.1 MATLAB的简介 21

4.1.2 Simulink的简介 21

4.2基于PI双闭环控制系统的仿真 22

4.3无刷直流电机双闭环控制的数学模型 23

4.3.1电机本体模块 23

4.3.2转速控制模块 24

4.3.3电流控制模块 25

4.3.4电压逆变器模块 25

4.3.5转矩计算模块 26

4.4仿真的结果与分析 27

4.5本章小结 30

第五章结论与展望 35

5.1结论 35

致谢 36

参考文献 37

第一章绪论

1.1电机的发展史

电动机的发明迄今为止已有180多年的历史，在公元1821年，英国科学家Faraday第一个证实电力可以转化为旋转动力。而第一个做成电机的人是德国科学家雅可比。大约在1834年，他制作了一个简单的电机设备。同时，美国科学家Davenport也成功地制造出了一个用于驱动印刷机电机，印刷大量美国的科学期刊。但是这两台电机局限性很大,不能给社会带来更大的价值，而且这两台电机都非常消耗成本，因为它们都一电池作为电源，所以很不实用。真正让电机得以广泛使用的契机是实用电动机的发明。

接下来,直流发电机被制造出来，它的工作原理与直流电动机的结构和原理几乎相同。而发明者在当时证实直流发电机通入直流电流会和电动机一样转动。因此,从这时候开始，大量的工业在生产这种电机,并且经过不断的改进,这种电机的效率也越来越高。德国的西门子公司在当时也制造出了更加有优势的电动机，并研究生产更便捷的机动车辆，所以西门子不久后便推出了有轨电车。西门子公司的有轨电车受到了当时世界的高度关注和喜爱。但是当时西门子电车的马力很低，远远不能满足人们的出行需求。于是美国科学家爱迪生把电车马力由原来的3马力扩大到了12马力，再次轰动世界。再往后,美国发明家特斯拉在直流电动机的基础上发明了交流电动机，其工作原理是电磁感应原理,所以又被称作感应电动机。这种电机结构简单、无火花、噪音小，在工业设备和家用电器中都能看到。瑞典科学家丹尼尔森于1902首次提出同步电机理论。与感应电机一样，同步电机从定子产生旋转磁场，转子绕组与直流电流相连。因此在钟表、电唱机和磁带录音机中经常能看到同步电机的影子。