高精度无刷直流电机伺服控制系统的设计与仿真

     在伺服传动系统中，

无刷直流

§电动机(BLDCM)是一种新型的无级变速电动机，其结

构简单可靠、维护方便、运行效率高及惯量小和控制精度高等优点，广泛应用于伺服控制
精密数控机床、加工中心、机器人等领域。随着 BLDCM 应用领域的推广，对系统的动静态
性能、鲁捧性、控制精度等要求越来越高。
    本文以三相四极无刷直流电动机为研究对象，结合 PID 控制和模糊控制各自的优势，
设计了一套基于 TI 公司的 C2000 系列 TMS320F2812 DSP 为核心的全数字永磁无刷直
流电动机的闭环调速系统，以期满足 BLDCM 伺服

控制系统

§的

高精度

§、快速性、稳定性

和鲁捧性的要求。

1 总体方案设计
    系统没计采用三相四极无刷直流电动机 PWM 控制方案，逆变桥的通电方式采用两两
导通方式该系统主要由三相四极无刷直流电动机、控制器、电子开关电路和化置检测器四
部分组成。其结构框图如图 1 所示。

    功率驱动方式采用三相 Y 型全桥驱动电路，如图 2 所示。本系统实现的关键就是通过
位置环、速度环和电流环三闭环结构最终实现位置的伺服控制。从闭环结构上看，位置环
在最外面，是本系统的主环，电流调节环和速度调节环在里面，两者都是为位置环而服
务，电流调节器和速度调节器采用 PI 调节器，位置调节器采用 PID 调节器，以
TMS320F2812 微控制器为控制核心，以功率 MOSFET 管构成逆变器。通过改变逆变器
开关器件的 PWM 占空比来改变电机电楸端电压，以实现电机转速的调节。