基于調(diào)節(jié)理論的無刷直流電機反饋控制與仿真

李璀璀　鄭國慶　王浚宇

摘? 要：無刷直流電機是隨著電力電子器件的發(fā)展而成熟起來的一種電機。文章通過MATLAB構建無刷直流電機的數(shù)學模型，并對反饋控制進行了仿真。根據(jù)外部擾動的有無，分別驗證了系統(tǒng)的控制效果。在參考輸入已知，沒有外部擾動的情況下，電機轉(zhuǎn)子的角速度跟蹤誤差隨時間漸近趨于零;在有外部擾動時，轉(zhuǎn)子角速度逐漸跟上了參考輸入，跟蹤誤差隨時間趨近于零。仿真結果表明，基于調(diào)節(jié)理論的無刷直流電機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能力。

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

中圖分類號：TP273? 文獻標識碼：A 文章編號：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

無刷直流電機具有交流電機結構簡單，運行可靠，維護方便等特性，又具有直流電動機良好的調(diào)速性能和無機械換向器等優(yōu)勢[1-4]。無刷直流電機現(xiàn)已廣泛應用于伺服控制，儀器儀表，機器人等領域[5-10]。基于此，運用調(diào)節(jié)理論進行無刷直流電機的反饋控制與仿真具有重要意義。

4? 仿真

取=100，結合參考輸入和外部擾動的有無分別進行仿真。仿真結果如圖1所示，參考輸入=100，沒有外部擾動。

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

5? 結? 論

本文在MATLAB平臺上構建無刷直流電機的動態(tài)數(shù)學模型，設計了誤差反饋控制器用以調(diào)節(jié)，并進行了仿真。仿真結果表明，在基于調(diào)節(jié)理論的無刷直流電機的反饋控制下，系統(tǒng)具有良好的跟蹤性能和較強的抗擾動能力，可為工程實踐提供一定參考。

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作者簡介：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：嵌入式電機控制系統(tǒng);鄭國慶（1980—），男，漢族，吉林通化人，高級工程師，本科，主要研究方向：嵌入式系統(tǒng)軟硬件設計;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)軟件設計。