摘  要
论文对PWM BDCM位置伺服系统进行了研究，并设计了其动态结构，最后进行Matlab/Simulink仿真，所得的仿真结果跟理论分析相当吻合。
首先，论文对PWM BDCM位置伺服系统的背景、无刷直流力矩电机以及位置伺服系统的基本组成作了相应的介绍，阐述了无刷直流力矩电机的组成及对无刷直流力矩的各种不同的接法的原理作了详尽的叙述，对无刷直流力矩电机进行了数学建模并作了分析和论证。其次，对PWM功放电路，脉宽调制电路，三角波发生器电路，脉冲分配电路，IR2110型基极驱动电路进行了设计，最后对整个PWM BDCM位置伺服系统的结构作了设计并进行了详尽的分析，给出了最后可行的控制结构图。最后，简单介绍了Matlab/Simulink软件并对第三章的位置伺服系统进行了仿真。
可以说，本论文所设计的控制系统简单实用，具有一定的可行性。

关键词：PWM；位置伺服系统；无刷直流力矩电机
 
ABSTRACT
The paper studied on the research to the servo system of the position of Pulse Width Modulation Brushless Direct Current Moter（PWM BDCM）, and designed its dynamic state structure.Finally, we have done the simulation with Matlab/ Simulink tools, and the rusult of simulation fitted well with theoretic analysis.
This paper， first of all ，introduced the background of PWM BDCM position servo system, BDCM and basic makeups of the position servo system ， elaborated basic makeups of BDCM and made detailed descriptions of principles of BDCM based on different kinds of connections.we also set up mathematical model and made analysis and designs towards BDCM by the feasible argumentation.Chapter Then， we designed electric circuits of PWM power amplifier , PWM , generateor of triangle wave pulse distribution and drives ,in the end,we made the design and carried on the detailed analysis to the whole PWM  BDCM position structure of the servo system, gave final the viable control structure diagram .Finally, we introduced the software of Matlab/ Simulink briefly and carried out simulation of the position servo system ,according to the analysis of Chapter Three.
The control system that designed in this paper is practical, and having certain possibility.

Key words:PWM; Position Servo System; BDCM

目    录
第1章 绪论 1
1.1 PWM BDCM位置伺服系统研究的背景和意义 1
1.2 本文的主要工作 3
第2章 无刷直流力矩电机的组成、结构及建模 4
2.1 无刷直流力矩电动机的基本结构及运行原理 4
2.1.1 无刷直流力矩电动机的基本组成环节 4
2.1.2 无刷直流电动机的工作原理 6
2.2 无刷直流力矩电机的数学建模 11
2.3 本章小结 17
第3章 PWM BDCM位置伺服系统的设计 18
3.1  概述 18
3.1.1 伺服系统称成及基本特征 18
3.1.2 直流PWM功率放大器的工作原理和特点 20
3.2  PWM直流伺服系统控制电路 26
3.2.1 三角波发生器 26
3.2.2 脉冲分配电路 29
3.2.3  IR2110驱动电路及PWM功放H桥电路的工作原理 31
3.3  PWM BDCM控制系统的设计及分析 33
3.3.1  PWM BDCM位置伺服系统的设计 33
3.3.2  PWM BDCM位置伺服系统的分析 33
3.4 本章小结 39
第4章  PWM BDCM位置伺服系统仿真 40
4.1  Matlab/Simulink简介 40
4.2  Simulink 的使用 41
4.3  PWM BDCM位置伺服系统的仿真 43
4.3.1 Bode图分析 43
4.3.2 Nyquist图分析 44
4.3.3 Simulik仿真分析 45
4.4 本章小结 47
结论 48
参考文献 49
致谢 51
 
第1章    绪论
1.1 PWM BDCM位置伺服系统研究的背景和意义
伺服控制技术是自动化学科中与产业部门族系最紧密，服务最广泛的一个分支。世界上第一个伺服系统由美国麻省理工学院辐射实验室（林肯实验室的前身）于1994年研制成功，这就是火炮跟踪目标的伺服系统。这种早期伺服系统都是采用交磁电机扩大机——直流电动机式的驱动方式。这种系统由于交磁电机扩大机的频响差，电动转动部分的转动惯量以及电气时间常数都比较大，因此，响应比较慢。
第二次世界大战期间，由于军事上的需求，先进的武器和飞机的控制系统以及加工制造武器的复杂零件的机床等控制系统，均提出了诸如大功率、高精度、快速响应、低功耗等一系列高性能要求。当时，若单纯地用电磁元件已很难，甚至根本不可能满足这些要求。而液压系统具有的一些特点正好适合这种场合，从而促使人们更深入地研究液压技术。在这种背景条件下，液压伺服及技术迅速发展起来，到50年代末期和60年代初期，有关电液伺服技术的基本理论日趋完善，从而使电液伺服系统得应用达到了前所未有的高潮，并被广泛地应用于武器、舰船、航空、航天等军事工业部门以及高精度机床控制。它表现出无以伦比的快速性、低速平稳性等一系列优点。因此，60年代的素服系统中，液压控制有优于直流伺服电动机的趋向。有一些由电机拖动的机床给进系统，也相继改成了电液伺服系统。
但是，液压系统存在漏油、维护修理不方便，对油液中的污染物比较敏感，而经常发生故障等缺点。另一方面，机电伺服系统在一些重要器件的性能上有新的突破。尤其是1957年可控的大功率半导体器件——晶闸管问世，由它组成的静止式可控整流装置无论在运行性能还是可*性上都开始具有明显的优势，70年代以来，国际上电力电子技术（即大功率半导体技术）突飞猛进，推出了新一代的开和关都能控制的“全控式”电力电子器件，如可关断晶闸管（GTO）、大功率晶体管（GTR）、场效应晶体管（P-MOSFET）等。与此同时，随着稀土磁材料的发展和电机制作技术的进步，相继研制出了力矩电机、印刷绕组电机、无槽电机、大惯量宽调速电机等性能良好的执行元件，与脉冲调制式装置相配合，使直流电源以1～10kHz的频率交替地导通和关断，用改变脉冲电压的宽度来改变平均输出电压，从而调节电动机的转速，大大改善了伺服系统的性能。力矩电机是一种低速电机，调速范围广、低速平稳性好，最低平稳转速很低。这样可以用电动机直接拖动负载而省掉中间减速器，从根本上避免了齿隙、空回所带来的一系列问题。无槽电机是一种小惯量高速电机，其转动惯量比甚至比同样功率的液压马达还高，其调速范围比同样功率容量的液压马达还宽，加上机电系统维修方便，成本低廉形成了对电液伺服系统的有力挑战。
大惯量调速电动机是一种大扭矩直流伺服电动机，它具有响应快、过载能力强、调速范围宽，在机床伺服进给系统中获得广泛应用。70年代后期，我国引进了这一电机生产制作技术初步形成了系

[1] [2]  下一页