无刷直流电机控制系统的设计.doc

摘要：无刷直流电机，即BLDCM。其在现实生活中具有十分广泛的应用。我们最熟悉的就是在四轴飞行器中的应用，其中的电机基本都是无刷直流电机。除此之外，BLDCM还有很多重要应用，在制造业中有举足轻重的地位。

本论文对直流无刷电机的调速控制，采用美国ATMEL公司的AT89S51作为最小系统，就基于PID算法设计了电机的控制系统。首先给出直流无刷电机的控制模型，然后介绍了其控制理论和方程。其次利用了MATLAB这个数据仿真工具中的SIMULINK模块，基于之前设计的电机等的控制模型。最后，使用Proteus仿真软件进行仿真。利用霍尔元器件对速度、电压反馈后调整数值的仿真，然后将其应用于基于AT89S51系列的软硬件设计，设计了驱动器IR2101的外围电路。  

关键词：直流无刷电机；控制模型；AT89S51；IR2101

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪 论-1

  1.1 研究工作的背景与意义-1

  1.2国内外研究历史与现状-1

  1.3 课题的研究内容-2

  1.4 论文结构的安排-3

第二章  建模及仿真-4

  2.1 直流无刷电机数学模型-4

  2.2 直流无刷电机空间状态模型-6

  2.3 直流无刷电机传递函数-6

  2.4 电机控制的方式-7

  2.5 仿真简介-8

  2.6 控制算法仿真-12

  2.7 整体仿真方案-12

第三章  PID控制器设计-16

第四章  软硬件设计-18

  4.1控制系统硬件设计-18

    4.1.1 单片机AT89S51-18

    4.1.2 控制芯片MC33035-19

    4.1.3 控制电动机的模块-19

    4.1.4 直流无刷电机模块-20

    4.1.5 驱动器IR2101-21

    4.1.6 整体仿真-21

  4.2 算法的流程-22

  4.3软件设计-23

    4.3.1 初始化-23

    4.3.2 转子位置检测-23

    4.3.3 PWM脉宽调制-24

    4.3.4 开闭环控制设计-25

第五章 总结-28

致  谢-29

参考文献-31