开题报告
电气工程动化
基反电动势法刷直流电机控制系统建模仿真
综述课题国外研究动态说明选题意义
刷直流电机发展历程
20世纪30年代学者开始研制采电子换刷直流电机刷直流电机诞生提供条件时功率电子器件处初级发展阶段没找理想电子换器件种性差效率点击提留实验室阶段法推广1955美国HarrisonRye首次成功晶体换线路代电机机械电刷换装置专利现代刷直流电机雏形反复断实验断实践助霍尔元件实现电子换刷电机终1962年问世开创刷直流电机产品化新纪元着电力电子工业发展许新型高性半导体功率元件相继出现刷直流电机发展奠定坚实基础1978年德国Mannesmann公司推出MAC刷直流电机驱动系统标志着刷直流电机正进入实阶段20世纪90年代计算机技术控制理发展十分迅速单片机数字信号处理器（DSP）现场编程门阵列（FPGA）复杂编程逻辑器件（CPLD）等微处理器空前发展指令速度存储空间质飞跃进步推动刷直流电机发展外先进控制策略方法滑模变结构控制模糊控制质抗扰控制适应控制等断应刷直流电机控制系统中方法定程度提高刷直流电机控制系统转矩波动抑制转速动态稳态响应系统抗干扰等方面性扩直流刷电机控制系统应范围时丰富相关控制理涵
刷直流电机研究现状
目前国外刷直流电机般控制技术已较成熟国已制定GJB1863刷直流电机通规范国外发达国家刷电机研究容中国体相美国日具较先进刷直流电机制造控制技术特日民方面较突出美国军工方面更加先进前研究热点集中三方面：1：研究位置传感器控制技术提高系统性进步缩电机尺寸重量2：电机设计控制方法等方面出发研究刷直流电机转矩波动抑制方法提高伺服精度扩应范围3：设计巧通性强集成化刷直流电机控制器
位置传感控制技术通电机容易获取电压电流等信号定算法处理转子位置信号称转子位置间接检测法转子位置间接检测法包括：反电动势法电感法磁链法续流二极法变电机结构法观测器估计法智估计法
转矩波动抑制研究刷直流电机控制系统中重课题电机样刷直流电机设计完全避免齿槽效应涡流效应等现象齿槽转矩刷直流电机转矩波动抑制中需考虑通常采斜槽分数槽方法进行抑制效果较引起刷直流电机转矩波动原复杂针情况采相应控制方法种方法优缺点适场合时现转矩波动研究方法均针电机结构控制方案提出改善补偿方法没根消转矩波动转矩波动抑制研究进步深入
刷直流电机控制器发展电器元件类似历分立元件控制方式数字编程集成电路控制方式发展历程般采分立电子元器件设计刷直流电机控制器结构复杂体积较相应性通性较差利批量生产刷直流电机控制前采专集成电路（ASIC）控制器FPGA单片机DSP控制器等方式
反电动势法
种位置传感器控制方法中反电动势法目前技术成熟应广泛种未知检测方法该方法检测获反电动势零信号延迟30°电角度6离散转子位置信号逻辑开关电路提供正确换信息进实现刷直流电机位置传感器控制
目前反电动势法关键检测反电动势零点国外众学者反电动势法进行深入研究已提出端电压检测法反电势积分法反电势三次谐波法续流二级法线反电势法等种检测方式
刷直流电机控制系统仿真
电机控制系统研究硬件条件实验水求较高实验造成电机实验设备损坏定程度增加研究成直接实验带困难引入计算机仿真技术效缓解述矛盾计算机仿真技术现代化电机控制系统中应促进研究员更加方便设计分析控制系统加快产品研发速度降低科研成具重意义目前常电机控制系统仿真软件MATLABSimulinkASCLSPICESaber等中Simulink应较广泛Simulink具专门电机控制系统仿真工具包示例模型（demos）涵盖常交直流驱动系统类型包括矢量控制直接转矩控制等高性电机控制策略建模外Simulink友户界面简单操作方法基MATLAB强数分析功应创造力条件
刷直流电机具高效率长寿命低噪声较转速转矩特性等优点汽车航空家电器等行业等较发展研究刷直流电机控制系统具实际意义外该课题助学生电机结构工作原理进步解尤直流刷电机通该课题助掌握电机仿真软件事方面工作奠定基础
二研究基容拟解决问题：
1 掌握基反电动势法刷直流电机控制系统工作原理分析驱动方式控制策略
2掌握刷直流电机控制系统拓扑结构系统构成工作原理基反电动势法刷直流电机控制系统进行建模仿真
3应前电力电子技术先进控制理完成刷直流电机闭环控制性分析
4综合掌握电气工程学科领域前电力电子技术电力传动控制方面基础理相关技术
三研究步骤方法措施：
图书馆查阅课题相关文献资料掌握刷直流电机控制系统容（工作原理拓扑结构系统构成等）
通学掌握Matlab仿真软件 基反电动势法刷直流电机控制系统进行建模仿真
针该课题查找新工程实例进行分析掌握项技术
整理资料完成文设计
四参考文献
[1] 刘增磊程华 刷直流电动机发展现状[J]防爆电机2007年第三期第42卷
[2] 夏长亮 刷直流电机控制系统[M] 北京：科学出版社2009
[3] BYOUNGKUK LEE Advanced Simulation Model for Brushless DC Motor Drives [J]
Texas A&M University 2003
[4] 张琛 直流刷电机原理应[M]第2版 北京：机械工业出版社2004
[5] 张葛祥李娜 MATLAB仿真技术应[M]北京：清华学出版社2003
[6] 王永 反电势法刷直流电机控制系统研究[D]硕士学位文南京：东南学电气系2004
[7] 王瑞光 刷直流电机位置传感器控制研究[D]硕士学位文哈尔滨：哈尔滨工业学机械系2006
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电气工程动化
基反电动势法刷直流电机控制系统建模仿真
综述课题国外研究动态说明选题意义
刷直流电机发展历程
20世纪30年代学者开始研制采电子换刷直流电机刷直流电机诞生提供条件时功率电子器件处初级发展阶段没找理想电子换器件种性差效率点击提留实验室阶段法推广1955美国HarrisonRye首次成功晶体换线路代电机机械电刷换装置专利现代刷直流电机雏形反复断实验断实践助霍尔元件实现电子换刷电机终1962年问世开创刷直流电机产品化新纪元着电力电子工业发展许新型高性半导体功率元件相继出现刷直流电机发展奠定坚实基础1978年德国Mannesmann公司推出MAC刷直流电机驱动系统标志着刷直流电机正进入实阶段20世纪90年代计算机技术控制理发展十分迅速单片机数字信号处理器（DSP）现场编程门阵列（FPGA）复杂编程逻辑器件（CPLD）等微处理器空前发展指令速度存储空间质飞跃进步推动刷直流电机发展外先进控制策略方法滑模变结构控制模糊控制质抗扰控制适应控制等断应刷直流电机控制系统中方法定程度提高刷直流电机控制系统转矩波动抑制转速动态稳态响应系统抗干扰等方面性扩直流刷电机控制系统应范围时丰富相关控制理涵
刷直流电机研究现状
目前国外刷直流电机般控制技术已较成熟国已制定GJB1863刷直流电机通规范国外发达国家刷电机研究容中国体相美国日具较先进刷直流电机制造控制技术特日民方面较突出美国军工方面更加先进前研究热点集中三方面：1：研究位置传感器控制技术提高系统性进步缩电机尺寸重量2：电机设计控制方法等方面出发研究刷直流电机转矩波动抑制方法提高伺服精度扩应范围3：设计巧通性强集成化刷直流电机控制器
位置传感控制技术通电机容易获取电压电流等信号定算法处理转子位置信号称转子位置间接检测法转子位置间接检测法包括：反电动势法电感法磁链法续流二极法变电机结构法观测器估计法智估计法
转矩波动抑制研究刷直流电机控制系统中重课题电机样刷直流电机设计完全避免齿槽效应涡流效应等现象齿槽转矩刷直流电机转矩波动抑制中需考虑通常采斜槽分数槽方法进行抑制效果较引起刷直流电机转矩波动原复杂针情况采相应控制方法种方法优缺点适场合时现转矩波动研究方法均针电机结构控制方案提出改善补偿方法没根消转矩波动转矩波动抑制研究进步深入
刷直流电机控制器发展电器元件类似历分立元件控制方式数字编程集成电路控制方式发展历程般采分立电子元器件设计刷直流电机控制器结构复杂体积较相应性通性较差利批量生产刷直流电机控制前采专集成电路（ASIC）控制器FPGA单片机DSP控制器等方式
反电动势法
种位置传感器控制方法中反电动势法目前技术成熟应广泛种未知检测方法该方法检测获反电动势零信号延迟30°电角度6离散转子位置信号逻辑开关电路提供正确换信息进实现刷直流电机位置传感器控制
目前反电动势法关键检测反电动势零点国外众学者反电动势法进行深入研究已提出端电压检测法反电势积分法反电势三次谐波法续流二级法线反电势法等种检测方式
刷直流电机控制系统仿真
电机控制系统研究硬件条件实验水求较高实验造成电机实验设备损坏定程度增加研究成直接实验带困难引入计算机仿真技术效缓解述矛盾计算机仿真技术现代化电机控制系统中应促进研究员更加方便设计分析控制系统加快产品研发速度降低科研成具重意义目前常电机控制系统仿真软件MATLABSimulinkASCLSPICESaber等中Simulink应较广泛Simulink具专门电机控制系统仿真工具包示例模型（demos）涵盖常交直流驱动系统类型包括矢量控制直接转矩控制等高性电机控制策略建模外Simulink友户界面简单操作方法基MATLAB强数分析功应创造力条件
刷直流电机具高效率长寿命低噪声较转速转矩特性等优点汽车航空家电器等行业等较发展研究刷直流电机控制系统具实际意义外该课题助学生电机结构工作原理进步解尤直流刷电机通该课题助掌握电机仿真软件事方面工作奠定基础
二研究基容拟解决问题：
1 掌握基反电动势法刷直流电机控制系统工作原理分析驱动方式控制策略
2掌握刷直流电机控制系统拓扑结构系统构成工作原理基反电动势法刷直流电机控制系统进行建模仿真
3应前电力电子技术先进控制理完成刷直流电机闭环控制性分析
4综合掌握电气工程学科领域前电力电子技术电力传动控制方面基础理相关技术
三研究步骤方法措施：
图书馆查阅课题相关文献资料掌握刷直流电机控制系统容（工作原理拓扑结构系统构成等）
通学掌握Matlab仿真软件 基反电动势法刷直流电机控制系统进行建模仿真
针该课题查找新工程实例进行分析掌握项技术
整理资料完成文设计
四参考文献
[1] 刘增磊程华 刷直流电动机发展现状[J]防爆电机2007年第三期第42卷
[2] 夏长亮 刷直流电机控制系统[M] 北京：科学出版社2009
[3] BYOUNGKUK LEE Advanced Simulation Model for Brushless DC Motor Drives [J]
Texas A&M University 2003
[4] 张琛 直流刷电机原理应[M]第2版 北京：机械工业出版社2004
[5] 张葛祥李娜 MATLAB仿真技术应[M]北京：清华学出版社2003
[6] 王永 反电势法刷直流电机控制系统研究[D]硕士学位文南京：东南学电气系2004
[7] 王瑞光 刷直流电机位置传感器控制研究[D]硕士学位文哈尔滨：哈尔滨工业学机械系2006
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