电动真空泵驱动用无刷直流电机控制器的毕业设计

直流无刷电机毕业设计毕业设计论文论文题目：直流无刷电机学生姓名：学生学号：专业班级:指导教师：日期：AbstractBrushless DC Motor摘要无刷直流电机是最近发展起来的结合了多学科技术的一种新型电机，结合机电一体化，具有高速度、高效率、高动态响应、高热容量和高可靠性、免维护等优点，同时还具有低噪声和长寿命等特点。

非常适合使用在24小时连续运转的产业机械及空调冷冻主机、风机水泵、空气压缩机负载;低速高转矩及高频繁正反转不发热的特性，更适合应用于机床工作母机及牵引电机的驱动;其稳速运转精度比直流有刷电机更高,比矢量控制或直接转矩控制速度闭环的变频驱动还要高,性能价格比更好,是现代化调速驱动的最佳选择。

目前无刷电机已广泛应用于各种领域，如医疗仪器、分析仪器、材料处理、过程控制、机床工业、纺织工业、轻工机械、电动自行车等。

无刷直流电机的控制要比普通有刷电机的控制要复杂得多。

目前直流电机的控制方法主要有两种，一种是采用专用得直流电机控制芯片，如Motorola公司的MC33035；另一种控制方法各个厂家根据自己的需求采用单片机或DSP进行开发设计。

本设计主要采用嵌入式单片机ATMEGA48写入控制程序，从而形成一种高性能直流无刷电机控制器。

其不但能实现MC33035直流电机控制芯片的全部功能，而且具有接口灵活，功能完善，成本低廉、全数字控制等优点，用户能根据不同应用场合进行灵活配置。

关键词：无刷直流电机、HALL、PWM目录Abstract ............................................................................................... 错误!未定义书签。

摘要..................................................................................................... 错误!未定义书签。

编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：电动小车中无刷直流电机的控制系统机电系电子信息工程专业学号：*******学生姓名：***指导教师：***（职称：副教授）（职称：）2012年5月25日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）电动小车中无刷直流电机的控制系统是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。

班级：电信83学号：0822104作者姓名：2012 年5 月25 日无锡太湖学院信机系电子信息工程专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目电动小车中无刷直流电机的控制系统2、专题一、课题来源及选题依据：直流电动机因其优良的调速、起动、制动性能在各种电力拖动系统中得到广泛的应用，但因直流电机的机械换向出现的火花等问题在一些地方限制了直流电机的使用。

自20世纪70年代以来，电力电子器件迅速发展，研制并生产出多种既能控制其导通又能控制其关断的全控型器件，如门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（P-MOSFET）、绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）等，这些全控型器件性能优良，由它们构成的电子开关在直流电机中取代了机械换向，构成直流无刷电机，解决了机械换向出现的火花等问题，同时由全控元件组成的脉宽调制直流调速系统（简称PWM调速系统）近年来在中小功率直流传动中得到了迅猛的发展,且由于专用集成电路的出现，使控制器性能更加优良，体积减小。

本课题研究电动小车中无刷直流电机的控制系统。

二、本设计应达到的要求：了解电动小车的工作情况，其负荷特点；了解PWM技术的现状﹑发展以及其应用价值和可操作性。

明确生产机械对ZD调速系统的要求；拟定ZD调速方案；熟悉无刷ZD电动机的基本工作原理；熟悉位置检测传感器的原理；选用专用PWM集成电路在无刷直流电动机进行速度控制；应用集成驱动电路完成对电动机驱动和调速等性能的要求；完成毕业设计总体方案。

小功率永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究摘要永磁无刷直流电动机是把电机、电子和稀土材料的高新技术产品发展紧密的结合在一起的新型电机，它具有单位体积转矩高、重量轻、转矩惯量小、控制简单、能耗少和调速性能好等优点，因而在航天航空、数控机床、机器人、汽车、计算机外围设备、军事等领域及家用电器等方面都获得了广泛的应用。

因此，设计性能优异的永磁无刷直流电机具有重要的理论意义和应用价值。

本论文系统的研究了35w小功率永磁无刷直流电机的本体设计，包括设计方法、有限元分析、性能计算、软件仿真等。

本文主要的研究内容如下：1、综述了永磁无刷直流电机的研究现状、存在问题和发展前景，分析了永磁无刷直流电机的基本理论。

2、建立永磁无刷直流电机的数学模型，先利用解析法对该电机进行电磁设计，然后利用有限元法对电机进行优化。

3、基于星形连接三相三状态的控制电路，利用Infolytic公司的MagNet电磁场分析软件建立了永磁无刷直流电机的有限元分析模型，仿真分析其静态气隙磁场分布及动态带负载时的电机特性。

并将软件仿真所得结果与设计计算结果进行比较分析，验证了设计方法的正确性。

关键词：电机设计，无刷直流电动机，有限元分析，稳态特性第一章绪论1．1永磁无刷直流电动机的发展状况永磁无刷直流电动机是一种新型的电动机，其应用广泛，相关技术仍然在不断的发展中，该类电动机的发展充分体现了现代电动机理论、电力电子技术和永磁材料的发展过程。

其中，永磁材料、大功率开关器件、高性能微处理器等的快速发展对永磁无刷直流电动机的进步功不可没。

1821年9月，法拉第建立的世界上第一台电机就是永磁电机，自此奠定了现代电机的基本理论基础。

十九世纪四十年代，人们研制成功了第一台直流电动机。

1873年，有刷直流电动机正式投入商业应用。

从此以后，有刷直流电动机就以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，占据了极其重要的地位。

随着生产的发展和应用领域的扩大，对直流电动机的要求也越来越高。

毕业设计（论文）题目：电机驱动控制器的设计系别：电气工程与信息学院专业：汽车电子摘要本课题主要提出了电机驱动控制器的设计方案，对直流电机的工作方式和原理做了详细的介绍。

这次电机驱动控制器选用的是DSPTMSLF2407，文中对TMSLF2407控制器的特点及控制过程做了比较详细的分析，以及在直流电机驱动控制系统中的作用也做了阐述。

该设计方案主要是从硬件和软件方面运用PWM对直流电机进行控制，实现直流电机PWM变频调速和反馈PID控制。

硬件部分论述了整体方案，然后对系统的位置检测、速度检测、电流检测、PWM 信号产生等方面做了阐述。

在此基础上提出了基于DSPTMSLF2407直流电机驱动设计方案，并进行系统的软件设计，使软件能够和硬件匹配来达到设计任务要求。

关键词：直流电机；TMSLF2407；PWM；PIDAbstractThe main subject of the proposed design of the motor drive controller, DC motor works on the principle and gives a detailed description.The motor drive controller is DSPTMSLF2407, the text features of TMSLF2407 controller and control process to do a more detailed analysis, and the DC motor control system are described in detail of the role. The design mainly from the use of hardware and software PWM DC motor control, DC motor PWM frequency control to achieve and feedback PID control.Discusses the hardware part of the overall program, and then the position detection system, speed detection, current sensing, and PWM signal generation are described in detail. On this basis, it is proposed based on DSPTMSLF2407 DC motor drive design, and the system software design, software and hardware to meet the design and match the mission requirements.Keywords: DC motor; TMSLF2407; PWM; PID目录第一章概述 (1)1.1课题背景 (1)1.2国内外现状 (2)1.3电机DSP控制器系统的必要性和可行性 (3)1.4内容提要 (4)第二章DSP与直流电动机介绍 (5)2.1直流电动机的机构 (5)2.2直流电动机的工作原理 (6)2.3直流电机的调速控制方法 (7)2.4 DSP介绍 (9)2.5 DSP电机控制产生的问题 (10)第三章电机控制系统的硬件设计 (12)3.1系统整体结构 (12)3.2双闭环调速系统的设计 (13)3.3系统的电路图 (15)3.4小结 (24)第四章电机控制系统的软件设计 (25)4.1软件整体设计论述 (25)4.2主程序 (25)4.3中断服务程序设计 (27)结束语 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附录 (38)第一章概述1.1课题背景电机作为电能转化为机械能的装置，从开始发明出来到现在已经广泛的应用到国民经济和我们生活的各个方面，在其中扮演了越来越重要的角色。

目录1 前言............................................................................................................... - 1 -1.1 无刷直流电机的发展......................................................................... - 1 -1.2 无刷直流电机的优越性..................................................................... - 1 -1.3 无刷直流电机的应用......................................................................... - 2 -1.4 无刷直流电机调速系统的研究现状和未来发展............................. - 2 -2 无刷直流电机的原理................................................................................... - 4 -2.1 三相无刷直流电动机的基本组成..................................................... - 4 -2.2 无刷直流电机的基本工作过程......................................................... - 5 -2.3 无刷直流电动机本体......................................................................... - 6 -2.3.1 电动机定子............................................................................... - 6 -2.3.2 电动机转子............................................................................... - 7 -2.3.3 有关电机本体设计的问题....................................................... - 8 -3 转子位置检测............................................................................................... - 9 -3.1 位置传感器检测法............................................................................. - 9 -3.2 无位置传感器检测法....................................................................... - 10 -4 系统方案设计............................................................................................. - 12 -4.1 系统设计要求................................................................................... - 12 -4.1.1 系统总体框架......................................................................... - 12 -4.2 主电路供电方案选择....................................................................... - 12 -4.3 无刷直流电机电子换相器............................................................... - 14 -4.3.1 三相半控电路......................................................................... - 14 -4.3.2 三相全控电路......................................................................... - 15 -4.4 无刷直流电机的基本方程............................................................... - 16 -4.5 逆变电路的选择............................................................................... - 18 -4.6 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统................................... - 19 -4.6.1 MC33035无刷直流电动机控制芯片...................................... - 19 -4.6.2 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统设计 ................ - 20 -5 无刷直流电机调速系统的MATLAB仿真................................................... - 23 -5.1 电源、逆变桥和无刷直流电机模型............................................... - 24 -5.2 换相逻辑控制模块........................................................................... - 25 -5.3 PWM调制技术.................................................................................... - 30 -5.3.1 等脉宽PWM法......................................................................... - 32 -5.3.2 SPWM(Sinusoidal PWM)法..................................................... - 32 -5.4 控制器和控制电平转换及PWM发生环节设计............................... - 32 -5.5 系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析................................... - 34 -5.5.1 起动，阶跃负载仿真............................................................. - 34 -5.5.2 可逆调速仿真......................................................................... - 36 -6 总结和体会................................................................................................. - 38 -无刷直流电机调速控制系统设计1前言直流无刷电机，无机械刷和换向器的直流电机，也被称为无换向器直流电动机。

无刷直流电机控制系统的设计——毕业设计学号：1008421057本科毕业论文（设计）(2014届)直流无刷电机控制系统的设计院系电子信息工程学院专业电子信息工程姓名胡杰指导教师陆俊峰陈兵兵高工助教2014年4月摘要无刷直流电机的基础是有刷直流电机，无刷直流电机是在其基础上发展起来的。

现在无刷直流电机在各种传动应用中虽然还不是主导地位，但是无刷直流电机已经受到了很大的关注。

自上世纪以来，人们的生活水平在不断地提高，人们在办公、工业、生产、电器等领域设备中越来越趋于小型化、智能化、高效率化，而作为所有领域的执行设备电机也在不断地发展，人们对电机的要求也在不断地改变。

现阶段的电机的要求是高效率、高速度、高精度等，由此无刷直流电机的应用也在随着人们的要求的转变而不断地迅速的增长。

本系统的设计主要是通过一个控制系统来驱动无刷直流电机，主要以DSPIC30F2010芯片作为主控芯片，通过控制电路采集电机反馈的霍尔信号和比较电平然后通过编程的方式来控制直流无刷电机的速度和启动停止。

关键词：控制系统；DSPIC30F2010芯片；无刷直流电机AbstractBrushless dc motor is the basis of brushless dc motor, brushless dc motor is developed on the basis of its. Now in all kinds of brushless dc motor drive applications while it is not the dominant position, but the brushless dc motor has been a great deal of attention.Since the last century, constantly improve the people's standard of living, people in the office, industrial, manufacturing, electrical appliances and other fields increasingly tend to be miniaturization, intelligence, high efficiency, and as all equipment in the field of motor is in constant development, people on the requirements of the motor is in constant change. At this stage of the requirements of the motor is high efficiency, high speed, high precision and so on, so is the application of brushless dc motor as the change of people's requirements and continuously rapid growth.The design of this system mainly through a control system to drive the brushless dc motor, mainly dspic30f2010 chips as the main control chip, through collecting motor feedback control circuit of hall signal and compare and then programmatically to control the speed of brushless motor and started to stop.Keywords: Control system; dspic30f2010 chip; brushless DC motor目录摘要 (I)Abstract (III)目录 (IV)1 引言 01.1 研究背景及意义 01.2 国内外研究现状 (1)1.3 设计任务与要求 (1)2 基本理论 (1)2.1 无刷直流电机的结构以及基本原理 (1)2.2 无刷直流电机的运行特性 (4)2.3 无刷直流电机的应用 (5)3 直流无刷直流电机控制系统的设计 (6)3.1 无刷直流电动机系统的组成部分 (6)3.2 无刷直流电机控制系统的设计 (8)4 直流无刷电机的电路设计 (9)4.1 开关电路的设计 (9)4.2 保护电路的设计 (9)4.3 驱动电路的设计 (10)4.4 反馈电路的设计 (10)4.5 电源电路的设计 (11)5 直流无刷电机控制系统的软件设计 (11)5.1 系统功能的实现 (12)5.2 软件流程图 (12)6 实物成果及展望 (13)致谢 (16)参考文献 (16)附录 (19)1 引言近年来随着微电子技术自动控制技术和新型永磁材料的发展，无刷直流电机的应用越来越广泛。

摘要摘要近些年来，随着人们对保护生态环境意识的逐渐提高，电动车得到了迅速发展，相信这种电动车在将来会成为人们广泛应用的一种交通工具。

本文介绍了基于TMS320LF2407的霍尔位置传感器直流无刷电机控制系统的设计原理和设计过程。

以如何构建该系统为中心，侧重于TMS320LF2407技术在BLDCM 控制系统中的具体应用。

首先对直流无刷电机的基本组成环节、基本工作原理作了详细的介绍，分析了直流无刷电机的换相过程和PWM 信号的分配情况。

在此基础上，提出了基于DSP 技术的有位置传感器设计方案，并根据该方案分别进行了硬件电路和系统软件的设计与调试。

硬件部分先作了整体设计的论述，然后对主要的电路设计，及一些重要电子元器件及其参数的选择做了介绍。

软件部分也首先介绍了整体设计，接着详细论述了软件实现方面的几个问题。

关键词：电动车；无刷直流电动机；霍尔位置传感器；TMS320LF2407ABSTRACTABSTRACTIn the recent years，as People are gradually awareness of protecting the ecological environment，the electric vehicles has been rapid developed. So we believe the electric vehicles will be widely used in the future.This document presents the theory and process of the design for a hall position sensor BLDCM motor using TMS320LF2407. Regard how to structure the control system with TMS320LF2407 chip as the center in this paper .I first talk about the basic component part, the basic running principle of the BLDG motor. Followed, it analyses the course of changing phase and distributing of PWM signal. Based on these facts, we present the sensor solution for BLDG motor, design the hardware system and software system. The part of hardware design first expounds the whole design. Then the design of several primary circuits is discussed and the choice of some important electronic components and their parameters in these circuits is analyzed. The part of software design also first discusses the whole design. Then some problems on soft ware realization are dissertated.Key words ：the electric vehicles；BLDCM；hall position sensor；TMS320LF2407毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

毕业设计论文电动车无刷直流电机
电动车无刷直流电机是目前电动车领域中最主流的电机类型之一、它
采用无刷直流电机技术，具有高效率、高性能和低噪音等优点。

本文将从
原理、结构、控制和应用等方面综述电动车无刷直流电机的相关内容。

一、无刷直流电机的原理
无刷直流电机是一种基于电磁学原理工作的电机。

它采用永磁体在转
子上形成永磁场，驱动定子上的绕组与永磁场之间相互作用，实现电能转
化为机械能的过程。

二、无刷直流电机的结构
无刷直流电机主要由转子、定子和控制系统组成。

转子部分包括轴、
永磁体和换向器；定子部分包括绕组和磁铁；控制系统负责监控电机的运
行状态和控制电机的转速。

三、无刷直流电机的控制
无刷直流电机的控制主要通过控制系统中的换向器来实现。

换向器根
据转子位置和速度信号，调整绕组通电顺序，使电机保持平稳运行。

同时，控制系统还可以通过调整电压和电流来控制电机的转速和扭矩。

四、无刷直流电机的应用
无刷直流电机广泛应用于电动车领域。

它具有高效率、高性能和低噪
音等优点，可以提供稳定可靠的动力输出。

同时，无刷直流电机还具有较
快的响应速度和较高的功率密度，适用于多种电动车型。

总结起来，电动车无刷直流电机是一种高效、高性能的电机技术，具有广泛的应用前景。

未来，随着技术的不断发展，无刷直流电机将继续在电动车领域发挥重要作用。

摘要随着现代电力电子技术的发展和永磁材料性能的不断提高，无刷直流电动机的系统在高性能运动控制领域越来越受到重视。

无刷直流电动机既具有直流电动机运行效率高、调速性能好、无励磁损耗等诸多特点，又具备交流电动机的运行可靠、结构简单、维护方便等一系列优点，在国民经济各个领域的应用日益普及。

本文在对无刷直流电动机控制系统的发展及应用综述的基础上，详细的介绍了无刷直流电动机的基本结构、工作原理和运行特性，并给出了其数学模型。

简述了无刷直流电动机的控制策略，并分析了无位置传感器控制技术的原理和方法。

然后对无刷直流电动机双闭环控制系统的硬、软件设计作了详细论述。

系统以 TI 公司的 TMS320LF2407 芯片为控制核心，分析了 PWM 信号的产生分配情况，给出反电动势过零点、速度及电流等检测电路设计，并以 IR2130 作为驱动芯片设计了无刷直流电动机的驱动电路，采用三段式起动方式来起动电动机。

系统的软件采用模块化设计方法，主要包括初始化程序、起动子程序、换相子程序、ADC 中断服务程序等。

最后运用 SIMULINK 建立了无刷直流电动机控制系统的仿真模型，并对给定实例进行仿真。

本论文所述无刷直流电动机控制系统的设计方案，可以获得良好的速度控制性能，而且 DSP 技术不仅使系统获得了高精度，高可靠性，还简化了系统结构。

：关键词：无刷直流电动机 PWM 控制无位置传感器仿真AbstractWith the development of power electronics technology and ceaseless advance of permanent magnet material, Brushless DC motor (BLDCM) is more and more attention in the field of high performance motion control. BLDCM has been widely used in the various fields of the national economy because this motor not only has the merit of the DC motor for high efficiency, good performance and no excitation loss etc. but also has the merit of the AC induction motor for reliable operation, simple structure and easy maintenance etc.On the basis of the summary for developments and applications of BLDCM control system,the thesis introduces the structure, running principle, operational characteristics and mathematical model of BLDCM. It outlines BLDCM control strategy, and discusses the principles and methods of the control technology with no position sensor detection. Then the hardware and software design of the double closed loop control system is dissertated in detail.The controller of the hardware of the system is built by using the TMS320LF2407 as the microprocessor. It analyses the formation of PWM signals and designs the circuit of BEMF-zero-crossing, velocity and current detection. This system chooses syllogism jump-start motor. Besides, the drive circuit of the BLDCM is designed with IR2130. System software is modular in design methods, Including initialization, starting, commutation subroutine, ADC interrupt service procedures. Finally, it established a BLDCM control system simulation model by SIMULINK, and simulate to the case model.This thesis described the design options about BLDCM control system,It can get a good performance of Speed control; DSP technology enables the system has not only a high-precision,high reliability, also simplifies the system architecture.Keywords：Brushless DC motor PWM No position sensor Simulation目录第1章概述........................................................................................................... - 1 -1.1 无刷直流电机的现状....................................... - 1 -1.2 电无刷直流电动机的概况................................... - 2 -1.2.1 无刷直流电动机的特点和应用......................... - 2 -1.2.2 发展前景........................................... - 3 -1.3 本设计的主要工作......................................... - 3 -第2章无刷电机控制系统分析 .............................................................................. - 5 -2.1 无刷直流电动机的基本结构................................. - 5 -2.1.1 电动机本体电动机本体............................... - 5 -2.1.2 转子位置检测器..................................... - 6 -2.1.3 电子换相........................................... - 7 -2.2 无刷直流电动机的工作原理................................. - 7 -2.3 直流电动机的PWM调速原理................................. - 9 -第3章无刷直流电机控制器硬件设计 ................................................................ - 10 -3.1 无刷直流电动机双闭环调速系统............................ - 11 -3.2 SPWM 控制技术........................................... - 12 -3.2.1 SPWM控制的基本原理................................ - 13 -3.2.2 SPWM的数学模型.................................... - 14 -3.3 无刷直流电动机无位置传感器的检测方法.................... - 14 -3.3.1 反电动势过零检测法................................ - 15 -3.3.2 续流二极管间接检测法.............................. - 16 -3.3.3 反电动势积分法.................................... - 16 -3.3.4 反电动势三次谐波检测法............................ - 17 -3.4 数字PID控制器及算法.................................... - 18 -3.4.1 模拟PID控制原理.................................. - 19 -3.4.2 PID算法的数字实现................................. - 20 -第4章无刷直流电动机的DSP 控制系统......................................................... - 23 -4.1 DSP的结构和特点........................................ - 23 -4.1.1 DSP在运动控制领域的应用........................... - 23 -4.1.2 TMS320LF2407结构和特点............................ - 24 -4.2 无刷直流电动机的DSP控制系统的设计...................... - 25 -4.2.1 PWM波形的产生..................................... - 26 -4.2.2 速度检测与调节.................................... - 29 -4.2.3 电流检测与调节.................................... - 30 -4.2.4 异步串行通讯接口电路.............................. - 31 -4.2.5 电动机的驱动电路.................................. - 32 -4.3 基于DSP的无位置传感器无刷直流电动机的起动.............. - 33 -4.3.1 位置型PID算法程序的设计.......................... - 33 -4.3.2 数字PI速度调节器设计............................. - 35 -4.3.2 数字PI速度调节器设计............................. - 36 -第五章无刷直流电动机控制系统的软件设计 .................................................... - 37 -5.1 主程序结构.............................................. - 38 -5.2 电动机启动子程序........................................ - 39 -5.3 换相子程序.............................................. - 40 -5.4 ADC中断子程序.......................................... - 40 -总结......................................................................................................................... - 43 -致谢......................................................................................................................... - 44 -参考文献............................................................................................................... - 45 -附录1：直流无刷电机驱动技术的研究 ............................................................. - 47 -第1章概述1.1 无刷直流电机的现状有刷直流电动机作为最早的电动机广泛应用于工农业生产的各个领域，由于其宽阔而平滑的优良调速性能，在需要调速的应用领域占有重要地位，但机械换向装置的存在，限制了其发展和应用范围。

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。

成人高等教育毕业设计（论文）诚信承诺书摘要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，是一种集电机和电子一体化的高新技术产品，不仅具有体积小、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。

因此，研究具有响应速度快、调节能力强、控制精度高的无刷直流电动机控制系统具有重要意义。

本设计论文研究了无刷直流电机(BLDCM)控制系统的原理和设计过程，基于MATLAB/Simulink仿真平台建立了无刷直流电机驱动系统仿真模型，利用该仿真模型验证控制算法。

该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。

在建立仿真模型的基础上，本论文对模型进行了仿真。

观察电机的相电流、反电动势、转速、输出电磁转矩等参数，并进行了分析。

仿真和试验结果与理论分析一致，验证了该方法的合理性和有效性。

该仿真模型适用于验证其他控制算法的合理性，并且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:无刷直流电动机；仿真；驱动控制系统；PWM；PIDAbstractBrushless DC motor in a brush DC motor developed on the basis of. At this stage, although exchanges of all kinds of DC motors and motor drive in the application of the dominant, but brushless DC motor is under common concern.It is a kind of mechanics products, which has many good Performances, such as Small volume, light, efficient, small inertia and high control precision. BLDCM reserves many excellent mechanical characteristics of DC Motor. So it is very significant to study such a control system with quick response, powerful regulation capability and high precision.This paper presents the theory and process of the design for a sensor BLDCM. Regard how to structure the control system with MATLAB\Simulink as the center in this paper. We set up the simulation system of BLDCM and verify the control algorithm using this simulation system.Brushless DC motor is a new type motor growing rapidly in recent years which is widely used in industry, agriculture and military, etc. It can not only keep the excellent speed regulation control of DC Motor but eliminate the mechanical contact between brush and diverter as well.This control system adopted double loop control. In the double loop of control system, a discrete PID controller was adopted in the speed loop and a current controller was completed in the current loop on the principle of hysteresis current track PWM inverter.The reasonability and validity were testified by the coincidence of the simulation and experimentation results and theory analysis.This simulation model is also suitable for verifying the reasonability of other control algorithms and offers a new thinking for designing and debugging actual motors.Key words: BLMDCM；Simulation；Driver control system；PWM；PID目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1 课题背景及选题意义 (1)1.2 无刷直流电机的发展历史 (1)1.3 无刷直流永磁电动机与有刷直流永磁电动机的比较 (3)1.4 国内外无刷直流电机研究动态与趋势 (3)1.5 本文主要研究内容 (5)第二章无刷直流电动机及驱动系统结构原理及相关技术 (7)2.1 无刷直流电机的本体基本结构 (7)2.1.1 电动机本体 (8)2.1.2 转子位置传感器 (8)2.2 无刷直流电机的工作原理 (9)2.3 无刷直流电机的数学模型 (11)2.4 无刷直流电机的控制方案 (14)2.4.1 单闭环控制 (14)2.4.2 双闭环控制 (14)2.4.3 PID控制 (15)第三章无刷直流电机驱动控制系统的设计 (17)3.1 驱动电路设计 (17)3.1.1 无刷直流电机驱动系统的构成 (17)3.1.2 辅助电源电路 (18)3.1.3 主功率电路 (19)3.1.4 驱动隔离电路 (20)3.2 主电路设计 (21)3.3 控制电路设计 (22)3.3.1 控制器的选择 (22)3.3.2 控制板设计 (23)3.3.3 控制器 (24)3.3.4 驱动电路 (25)3.4 检测与保护电路设计 (28)3.4.1 电流检测电路设计 (28)3.4.2 转子位置及转速检测电路 (29)第四章无刷直流电机的建模与仿真 (31)4.1 无刷直流电动机的仿真模型 (31)4.1.1 机本体模块 (32)4.1.2 速度PID控制模块 (34)4.1.3 参考电流模块 (34)4.1.4 电流滞环控制模块 (35)4.1.5 电压逆变模块 (35)4.2 仿真结果 (36)第五章总结与展望 (39)参考文献 (40)致谢 (41)附录 (42)第一章绪论1.1 课题背景及选题意义70年代以来，随着电力电子技术的飞速发展，许多新型的高性能半导体功率器件，如GTR、MOSFET、IGBT等相继出现，以及高性能永磁材料，如钐钴、钕铁硼等的问世，均为直流无刷电机的广泛应用奠定了坚实的基础。

无刷直流电动机控制系统设计方案摘要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普遍的关注。

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。

本设计是把无刷直流电动机作为电动自行车控制系统的驱动电机,以PIC16F72单片机为控制电路，单片机采集比较电平及电机霍尔反馈信号，通过软件编程控制无刷直流电动机。

关键词无刷直流电动机单片机霍尔位置传感器AbstractBrushless DC motor in a brush DC motor developed on the basis of. At this stage, although exchanges of all kinds of DC motors and motor drive in the application of the dominant, but brushless DC motor is under common concern。

Since the 1990s，as people's living standards improve and modernize production, the development of office automation, household appliances， industrial robots and other equipment are increasingly tend to be high efficiency，small size and high intelligence, as the implementation of components An important component of the motor must have a high accuracy, speed, high efficiency, brushless DC motor and therefore the application is also growing rapidly.This design is the brushless DC motor as the electric bicycle motor—driven control system, PIC16F72 microcontroller for control circuit, SCM collection and comparison—level electrical signal Hall feedback， software programming through brushless DC motor control . Key words bldcm the single chip processor hall position sensor 摘要 (I)Abstract (II)第1章概述 (1)1。

摘要摘要无刷直流电动机(BLDC)是随着电机控制技术、电力电子技术和微电子技术的发展而出现的一种新型电机。

它既具备交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多特点，因此在众多领域中得到了广泛的运用。

本文以TMS320F2812DSP为核心控制芯片，通过改变定子绕组电压的幅值来调节电机转子转速，运用PID控制算法实现了对无刷直流电机的高性能控制，成功地完成了对无刷直流电机转速的调节。

关键字：无刷直流电机，绕组电压，DSP，PIDI西安交通大学城市学院毕业设计（论文）I IABSTRACTABSTRACTBrushless DC motor(BLDC) is a new type motor emerging with the development of technology, power electronics technology and motor control. It is based on brush DC motor, due to a series of advantages of Brushless DC motor not only has the AC motor has simple structure, reliable operation, convenient maintenance and so on, and has high efficiency DC motor, no excitation loss and good timing performance and other characteristics, and therefore become a research hotspot.This paper introduces the present situation and development tendency of Brushless DC motor control, key talked about the operation principle, mathematical model, the intelligent control algorithm for brushless DC motor, as well as the main control chip TMS320F2812 DSP structure and application characteristics. Brushless DC motor control system is a motor control system has the characteristic of digital. Mainly by changing the amplitude of stator winding voltage to adjust the speed of the rotor in the design of the motor speed control system, using the microprocessor finished for high performance control of Brushless DC motor, successfully realized the brush DC motor speed regulation without.KEY WORDS:Brushless DC motor BLDC，Winding voltage，DSP，PIDIII西安交通大学城市学院毕业设计（论文）I V目录V目 录1 绪论 (1)1.1 课题研究的背景 (1)1.2 课题研究的现状 (2)1.3 课题研究的内容 (3)2 无刷直流电机的基本原理 (5)2.1 无刷直流电动机的基本组成 (5)2.2 无刷直流电动机的基本工作原理 (6)2.3 无刷直流电动机的位置传感器 (6)3 无刷直流电机数学模型及PID 控制器的设计 (13)3.1 无刷直流电机的运行特性 (13)3.2 无刷直流电机的电磁转矩 (14)3.3 无刷直流电机的转速 (15)3.4 电势系数C K 和转矩系数T K (15)3.5 无刷直流电机的动态特性 (16)3.6 PID 控制算法 (17)3.7 PWM 技术 (19)4 无刷直流电机调速系统硬件设计 (23)4.1 无刷直流电机调速系统原理结构图 (23)4.2 电机控制平台主电路设计 (23)4.3 电机主电路图 (24)4.4 供电电源电路 (25)4.5 PWM 驱动电路 (26)4.6 串行接口电路 (28)4.7 电流检测电路 (29)5 无刷直流电机调速系统软件设计 (31)5.1 软件整体设计 (31)5.2 系统的初始化程序设计 (32)5.3 系统DSP 主程序 (33)5.4 系统中断服务程序 (34)5.5 系统子程序 (34)5.5.1 电流采样计算子程序 (35)5.5.2 转速采样计算子程序 (35)西安交通大学城市学院毕业设计（论文）V I 5.5.3 转速调节子程序 (35)6 总结与展望 (37)致谢 (39)参考文献 (41)绪论1 绪论1.1 课题研究的背景无刷直流电机调速系统是以电机的转矩和转速为控制对象，按生产机械工艺要求进行电机转速控制的自动化系统。

摘要汽车真空助力刹车系统中的真空泵，采用电子控制完成其工作，既实现了智能化，又达到了节能环保的目的。

电动真空泵系统可实现在真空度达到85kPa时，使真空泵的电机停止工作，在真空度低于60kPa时，使真空泵的电机开始工作，改善了传统的机械式真空助力刹车系统的能源浪费及环境污染问题。

本论文完成电动真空泵驱动用无刷直流电机控制器的设计，主要包括控制器的原理设计、主驱动电路设计、信号采集及处理电路以及各种保护电路的设计等，并完成控制软件的编写。

根据相应的技术指标设计出一套完善的电动真空泵控制器，而且画出其原理图及PCB图，并进行PCB板的实物加工与制作。

关键词：电动真空泵；无刷直流电机；控制器AbstractVacuum booster brake system of car vacuum pump and electronic control to finish its work, namely realized intelligent and reach the purpose of saving energy and environmental protection. Electric vacuum pump system can realize in the vacuum degree to 85 kPa, make the vacuum pump motor to stop working, and in the vacuum degree below 60 kPa, make the vacuum pump motor begins to work, improve the traditional mechanical vacuum power braking system energy waste and environmental pollution. This thesis finish electric vacuum pump drive with brushless dc motor controller design, including the controller design, the principle of the main driver circuit design, signal acquisition and processing circuit and other protection circuit design, and complete the writing of the control software. According to the corresponding technical indicators designed a set of perfect electric vacuum pump controllers, and draw the principle diagram and PCB figure, and PCB machining and make real.Key words：electric vacuum pump；brushless DC motor；controller目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题设计的背景及意义 (1)1.2 课题的发展概况及国内外研究的现状 (2)1.2.1 课题的发展概况 (2)1.2.2 国内外电动真空泵控制器的研究现状 (2)1.3 本文研究的主要内容 (4)第2章电动真空泵控制器的系统设计 (5)2.1 电动真空泵控制器的组成 (5)2.2 电动真空泵控制器的设计方案 (6)2.2.1 设计方案比较 (6)2.2.2 电动真空泵控制器系统组成框图 (8)第3章电动真空泵控制器的硬件及软件设计 (10)3.1 微控制芯片的选取与设计 (10)3.1.1 dsPIC30F4011单片机简介 (10)3.1.2 dsPIC30F4011单片机时钟电路 (12)3.1.3 dsPIC30F4011单片机复位电路 (13)3.2 CAN总线通信设计 (13)3.2.1 CAN总线通信硬件设计 (13)3.2.2 CAN总线通信软件设计 (14)3.3 电动真空泵控制器的电机驱动信号处理 (16)3.3.1 无刷直流电机转角信号获取与处理 (16)3.3.2 无刷直流电机转速信号获取与处理 (18)3.4 电动真空泵控制器保护电路信号处理 (19)3.4.1 无刷直流电机过、欠压保护 (19)3.4.2 无刷直流电机母线过流保护 (20)3.4.3 无刷直流电机过热保护 (21)3.4.4 电动真空泵真空度的信号处理 (21)3.5 无刷直流电机控制器驱动电路 (22)第4章 PCB制板设计 (24)4.1 电动真空泵控制器PCB设计分析 (24)4.2 PCB板布线设计规则 (24)第5章测试数据及总结 (28)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录I (36)附录II (37)附录III (38)附录IV (42)第1章绪论1.1 课题设计的背景及意义从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。

无刷直流电动机及其控制系统的研究摘要无刷直流电动机具有高效、高控制精度、高转矩密度、低噪声的特点，通过合理设计磁路结构能够获得较高的弱磁性能，可以成为各类工具首选驱动机。

本文在介绍电动汽车中电动机及其控制系统应用现状和性能要求的基础上。

首先分析了无刷直流电机的结构特点，重点研究了无刷直流电机最大转矩/电流比控制算法，并构建了Matlab/Simulink环境下无刷直流电机控制系统的仿真模型。

最后，根据无刷直流电机控制系统的仿真结果，设计了无刷直流电机直接转矩控制系统的硬件和软件，其中，硬件控制系统主要包括三相全桥逆变电路、功率驱动电路、转子位置检测电路以及功率器件的保护电路等。

该系统最大特点是以电子换向线路替代了由换向器和电刷组成的机械式换向结构，使传感器可以借助DSP的强大功能获取转子位置信号，克服了机械位置传感器的存在给无刷直流电机所带来的诸多不利影响。

关键词：电动汽车，无刷直流电动机，直接转矩控制，Matlab仿真Brushless DC motor and its control systemAbstractThe brushless DC motor with high efficiency, high control accuracy, high torque density, low-noise characteristics, through the rational design of magnetic circuit structure to obtain a higher weak magnetic energy, various tools can be a driving machine of choice.On the basis of the introduction of electric vehicles, electric motor and its control system application status and performance requirements. First analyze the structural characteristics of the brushless DC motor, focusing on brushless DC motor torque / current control algorithm, and construct a simulation model of the brushless DC motor control system in Matlab / Simulink environment. Finally, according to the simulation results of the brushless DC motor control system, design of a brushless DC motor direct torque control system hardware and software, which the hardware control system mainly consists of three-phase full-bridge inverter circuit, drive circuit, the rotor position detection circuit and power device protection circuit. The system is characterized by electronically commutated line instead of the mechanical commutator and brush change to the structure, so that sensors can make use of the powerful features of the DSP to obtain the rotor position signals, to overcome the existence of the mechanical position sensors to the brushless many adverse effects brought about by the DC motor.Key words: electric vehicles, brushless DC motor, direct torque control, Matlab simulation.毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

天津职业技术师范大学本科生毕业设计直流无刷电动机控制系统设计Brushless dc motor control system design摘要当今社会，电动机的发展十分迅速，无刷直流电机是一种新型电机。

直流无刷电机主要由转子、定子和转子位置检测元件等组成,它具有结构简单、效率高、工作特性优良等特点,而且具有可靠性更高、制造维护更方便、应用范围更广泛、体积更小、控制更容易等优点。

因此对无刷直流电动机及其控制器研究具有很大意义。

本课题主要是根据直流无刷专用控制器MC33035与MC33039相结合，通过融合电路设计速度闭环电路的控制系统。

首先，以直流无刷电动机控制器的研究现状为出发点，对直流无刷电动机的原理及结构进行了总述，详细分析了直流无刷电机的运行特性，推导出了其传递函数，并且创立了直流无刷电动机的数学模型。

讲述了本系统的总体设计方法和思路，建立了系统的总体框架，然后介绍了主电路设计、控制器外围电路设计以及MOSFET驱动电路设计，其中重点讲述了系统各个功能模块的工作原理和作用，以及其硬件设备设计和实现。

在课题的最后阶段对直流无刷电机系统控制效果专门进行了实验数据分析，并且对总体的设计过程做出了总结。

关键词：直流无刷电动机；开闭环电路；双闭环调速；MOSFET驱动ABSTRACTNowadays society，motor has spread all areas of national economy and People's Daily life, and the Brushless DC motor, as a new mechanical and electrical integration, is rapidly matured in recent years. The motor consists of the stator, rotor and rotor position detection devices etc. In the absence of excitation device, it takes advantage of high efficiency, simple structure and excellent features, what’s more, it is smaller, more reliable, easier to control and more convenient to maintain and manufacture, and it has more extensive application scope. All the advantages mentioned above make the brushless motors and their control device of great significance. This design is mainly produced by ON Semiconductor MC33035 and MC33039 design of the closed-loop brushless motor speed controller.First, this paper starts from the current research situation of brushless DC motor controller. The structure of the brushless DC motor and principle are reviewed to establish a mathematical model of brushless DC motor, and a detailed analysis of the operational characteristics of the motor is derived out of its transfer function. This part describes the overall design of this system and establishes the overall framework of the system. Then, the paper introduces the main circuit design, MOSFET driver circuit design and controller peripherals circuit design, including emphatically expounds the functional modules of the system and its working principle and hardware design and realization. Finally, there is a experimental data analysis on the effects of this system control, and a summary of the design process.Key Words：the brushless DC motor；Hall signal detection；double-loop speed regulation；mosfet driver目录1 概述 (1)1.1课题背景与研究意义 (1)1.2无刷直流电动机的发展概况 (1)1.3本文的主要研究内容 (2)2 直流无刷电动机结构特点及基本工作原理 (3)2.1直流无刷电动机的基本结构 (3)2.2无刷直流电动机的运行特性 (5)2.2.1 机械特性 (5)2.2.2 调节特性 (6)2.2.3 工作特性 (7)2.3 无刷直流电动机的应用与研究动向 (8)2.4小结 (9)3 直流无刷电动机控制系统的整体方案设计 (10)3.1系统总体设计方案 (10)3.2主电路的设计 (11)3.3 MOSFET的驱动电路设计 (12)3.3 .1驱动电路分类 (13)3.3.2高端功率MOSFET驱动电路 (14)3.4控制单元设计 (17)3.4.1 MC33035无刷直流电动机控制器集成电路简介 (18)3.4.2电流检测模块设计 (22)3.4.3速度闭环设计 (23)3.4.4误差放大器设计 (24)3.4.5振荡器设计 (24)3.5控制器的开环电路设计 (25)3.6控制器的闭环电路设计 (26)3.7 小结 (27)4 本文总结 (28)参考文献 (29)附录1：系统电路图 (30)附录2：简易速度闭环电路 (31)附录3 (32)致谢 (39)1 概述1.1课题背景与研究意义直流电机具有线性机械特性优秀、起动转矩较大、调速范围宽、控制电路结构简单等优点。