基于調(diào)節(jié)理論的無刷直流電機(jī)反饋控制與仿真

李璀璀　鄭國(guó)慶　王浚宇

摘? 要：無刷直流電機(jī)是隨著電力電子器件的發(fā)展而成熟起來的一種電機(jī)。文章通過MATLAB構(gòu)建無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)反饋控制進(jìn)行了仿真。根據(jù)外部擾動(dòng)的有無，分別驗(yàn)證了系統(tǒng)的控制效果。在參考輸入已知，沒有外部擾動(dòng)的情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度跟蹤誤差隨時(shí)間漸近趨于零;在有外部擾動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子角速度逐漸跟上了參考輸入，跟蹤誤差隨時(shí)間趨近于零。仿真結(jié)果表明，基于調(diào)節(jié)理論的無刷直流電機(jī)反饋控制保證了系統(tǒng)良好的跟蹤性能，并具有一定的抗擾動(dòng)能力。

關(guān)鍵詞：無刷直流電機(jī);調(diào)節(jié)理論;反饋控制;MATLAB

中圖分類號(hào)：TP273? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2021）17-0043-04

Abstract： Brushless DC motor is a kind of motor gradually maturing with the development of power electronic devices. In this paper， the mathematical model of brushless DC motor is constructed by MATLAB， and the feedback control is simulated. The control effect of the system is verified according to the presence or absence of external disturbance. When the reference input is known and there is no external disturbance， the angular velocity tracking error of the motor rotor asymptotically approaches zero with time; when there is external disturbance， the rotor angular velocity gradually kept up with the reference input， and the tracking error approaches zero with time. The simulation results show that the feedback control of brushless DC motor based on regulation theory ensure the good tracking performance of the system and has a certain anti disturbance ability.

Keywords： brushless DC motor; regulation theory; feedback control; MATLAB

0? 引? 言

無刷直流電機(jī)具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便等特性，又具有直流電動(dòng)機(jī)良好的調(diào)速性能和無機(jī)械換向器等優(yōu)勢(shì)[1-4]。無刷直流電機(jī)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于伺服控制，儀器儀表，機(jī)器人等領(lǐng)域[5-10]。基于此，運(yùn)用調(diào)節(jié)理論進(jìn)行無刷直流電機(jī)的反饋控制與仿真具有重要意義。

4? 仿真

取=100，結(jié)合參考輸入和外部擾動(dòng)的有無分別進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果如圖1所示，參考輸入=100，沒有外部擾動(dòng)。

由圖1可知，在有角速度參考輸入為100，沒有外部擾動(dòng)的情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)速跟蹤誤差error隨時(shí)間漸近趨于零，可知系統(tǒng)具有良好的跟蹤性能。參考輸入=100，有外部擾動(dòng)。由圖2可知，跟蹤誤差error隨時(shí)間漸近趨于零，轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度velocity跟上了參考輸入，系統(tǒng)有良好的跟蹤性能和抗擾動(dòng)性能。

5? 結(jié)? 論

本文在MATLAB平臺(tái)上構(gòu)建無刷直流電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了誤差反饋控制器用以調(diào)節(jié)，并進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明，在基于調(diào)節(jié)理論的無刷直流電機(jī)的反饋控制下，系統(tǒng)具有良好的跟蹤性能和較強(qiáng)的抗擾動(dòng)能力，可為工程實(shí)踐提供一定參考。

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作者簡(jiǎn)介：李璀璀（1993—），男，漢族，江蘇徐州人，助理工程師，碩士，主要研究方向：嵌入式電機(jī)控制系統(tǒng);鄭國(guó)慶（1980—），男，漢族，吉林通化人，高級(jí)工程師，本科，主要研究方向：嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì);王浚宇（1994—），男，漢族，江蘇連云港人，助理工程師，碩士，主要研究方向：嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。