基于STM32的永磁直流无刷电机的控制及其在绕线机上的应用.pdf-资料库

学校编码：学号：分类号密级、工程硕士学位论文基于的永磁直流无刷电机的控制及其在绕线机上的应用刘学俊指导教师姓名：彭侠夫教授专业名称：控制工程论文提交日期：年月论文答辩日期：年月学位授予日期：年月答辩委员会主席：评阅人：年月

厘门大学学位论文原创性声明本人呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考其他个人或集体已经发表的研究成果，均在文中以适当方式明确标明，并符合法律规范和《厦门大学研究生学术活动规范（试行》。另外，该学位论文为（）课题组）的研究成果，获得（）课题（组）经费或实验室的资助，在（）实验室完成。（请在以上括号内填写课题或课题组负责人或实验室名称，未有此项声明内容的，可以不作特别声明。）声明人（签名夕作年月广曰

厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文（包括纸质版和电子版），允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。不保密，适用上述授权。请在以上相应括号内打 “ ” 或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。）声明人（签名）：屮年！月

摘要摘要在企业不断追求产品质量和产能的前提下，作为工业设备中的控制驱动元件的主要生产设备绕线机特别是具有较高自动化水平的绕线机很受市场的青睐。而绕线机的主轴驱动电机，随着电力电子技术、磁性材料及自动控制技术的飞速发展逐步转向采用闭环控制的伺服电机、永磁无刷直流电机和永磁同步电机。而永磁无刷直流电机既有交流异步电机的结构简单、成本低及维护方便等特点，又有效率高、调速范围宽及控制简单等优点，永磁无刷直流电机将发展成为自动绕线机主轴驱动电机的主流方案。本文分析了无刷直流电机的结构，介绍了其工作原理和数学模型，根据绕线机的应用需求，本着降低控制器的成本并且能满足绕线机的性能，设计实现了基于内核的微控制器的无刷直流电机控制系统。本文主要研究内容如下：在分析无刷直流电机的特性及工作原理基础上建立无刷直流电机的数学模型；分析了微控制器芯片的结构特点，针对电机控制的要求，着重论述了芯片的系统初始化模块、霍尔传感器接口模块和驱动模块；介绍了自动绕线机的构成及工作原理，在此基础上确定了绕线机主轴马达的控制方案；设计了基于内核的芯片无刷直流电机控制系统。先把硬件部分进行一体化设计，后特别论述了几个关键模块的电路设计。软件部分采用模块化设计思想，根据绕线机的动静态性能要求，主要完成了位置、速度、电流三闭环控制策略；建立了开发板，对控制器的硬件和软件进行了调试。关键词无刷直流电机；绕线机

A b s t r a c t A b s t r a c t C o n s t a n t l y p u r s u e q u a l i t y a n d p r o d u c t i v i t y , a s t h e m a i n d e v i c e w i n d i n g m a c h i n e w h i c h m a n u f a c t u r e c o n t r o l d ri v i n g e l e m e n t s a r e fo n d o f t h e m a r k e t e s p e c i a l l y f o r h i g h a u t o m a t i c w i n d i n g m a c h i n e . W i t h r a p i d d e v e l o p m e n t o f p o w e r e l e c t r o n i c a n d m a g n e t i c m a t e ri a l a n d a u t o m a t i c c o n t r o l t e c h n o l o g y , t h e m a i n s p i n d l e d ri v e m o t o r o f w i n d i n g m a c h i n e h a s u s e d B L D C M a n d P M S M a n d c l o s e d l o o p S e r v o M o t o r s t e p b y s t e p . B L D C M n o t o n l y h a s l o w c o s t a n d s i m p l e c o n s t r u c t i o n a n d m a i n t e n a n c e o f A C M o t o r ，，

— w - m 绪本文的选题背景及研究意义无刷直流电机的发展与现状绕线机发展简介本文旳主要内容和结构安排第二章永磁无刷直流电机的工作原理和数学模型磁性材料简介无刷直流电机的结构特点无刷直流电机的工作原理无刷直流马达的数学模型第三章基于的无刷直流电机控制系统微控制器内核特点波的产生霍尔位置传感器的控制方案本章小结第四章绕线机电机控制系统总体设计绕线机构架简介线圈绕制基本原理绕线机系统组成丄绕线机系统运行原理主轴电机控制系统方案三闭环调速系统控制位置传感器选定本章小结第五章绕线机主轴无刷直流电机控制系统硬件设计及软件实现 … 控制系统总体方案策略基于旳无刷马达控制系统硬件构成。。。」微处理器控制电路设计无刷直流马达功率驱动器电路设十电源电路设汁

目录调试接口电路设计基于系统软件设计软件开发介绍主程序设计中断服务程序设计霍尔位置传感器检测程序设计本章小结第六章系统測试实验对象与測试系统试验结果第七章结论与展望论工作展望参考城致谢

C o n t e n t s C o n t e n t s C h a p t e r l I n t r o d u c ti o n 1 1 . 1 B a c k g r o u n d o f T h e S u b j e c t w i t h P u r p o s e o f R e s e a r c h 1 1 . 2 S t a t u s a n d D e v e l o p m e n t o f B L D C M 2 1 . 3 I n t r o o f W i n d i n g M a c h i n e D ri v e 4 1 . 4 M a i n C o n t e n t o f P a p e r a n d S t r u c t u r e A r r a n g e m e n t 5 C h a p t e r 2 M e c h a n i s m a n d M a c h i n e M o d e l o f B L D C M 7 2 . 1 I n f r o o f M a g n e t i c M a t e r i a l s 7 2 . 2 F e a t u r e s o f B L D C M ' s S t r u c t u r e 9 2 . 3 M e c h a n i s m o f B L D C M 1 1 2 . 4 M a t h e m a t i c M o d e l o f B L D C M 1 4 2 . 5 C h a t p e r S u m m a r y . . . 1 7 C h a p t e r 3 C o n t r o l S y s t e m o f B L D C M B a s e d o n S T M 3 2 1 8 3 . 1 S T M 3 2 M i c r o C o n t r o l l e r 1 8 3 . 2 M a i n F e a t u r e s o f C o r t e x - M 3 2 1 3 . 3 G e n e r a ti o n o f P W M . . . . . . . . 2 4 3 . 4 C o n t r o l T a c t i c s o f H a l l S e n s o r 2 7 3 . 5 C h a p t e r S u m m a r y 3 0 C h a p t e r 4 C o n t r o l S y s t e m D e s i g n o f W i n d i n g M o t o r 3 1 4 . 1 4 . 1 4 . 1 I n f r o o f W i n d i n g M a c h in e F r a m e w o r k 3 1 . 1 B a s i c M e c h a n i s m o f C o i l w i n d i n g 3 1 . 2 C o m p o s i t i o n o f W i n d i n g M a c h i n e S y a t e m . 3 M e c h a n i s m o f W i n d i n g M a c h i n e S y s t e m 3 6 4 . 2 C o n t r o l S y s t e m S t r a t e g y o f S p i n d l e M o t o r 3 6 1 T h r e e L o o p T i m i n g S y s t e m 3 7 4 . 2 . 4 . 2 . 2 P I D C o n t r o l 4 . 1 3 3 3 8 4 . 2 . 3 S e l e c t P o s i t i o n S e n s o r 4 1 4 . 3 C h a p t e r S u m m a r y 4 2 C h a p t e r 5 H a r d w a r e C i r c u i t D e s i g n w i t h S o f t w a r e A c h i e v e o f W i n d i n g M a i n S p i n d l e B L D C M 4 3 5 . 1 T h e W h o l e T a c t i c s o f C o n t r o l S y s t e m 4 3 5 . 2 B L D C M ' s H a r d w a r e C i r c u i t S t r u c t u r e B a s e d o n S T M 3 2 F 1 0 3 V C T 6 …

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