醫(yī)療電動(dòng)床用無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng).doc

西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文醫(yī)療電動(dòng)床用無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)姓名：曹愛(ài)萍申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專(zhuān)業(yè)：電機(jī)與電器指導(dǎo)教師：劉衛(wèi)國(guó)20050301西北工業(yè)大學(xué)碩學(xué)位論文摘要本論文來(lái)源于研究所承擔(dān)的橫向研究課題。論文以醫(yī)療電動(dòng)床用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了單控制器對(duì)兩臺(tái)電機(jī)的控制。技術(shù)涉及系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)和相應(yīng)控制軟件的編制，以及對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行模糊控制的仿真。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用公司生產(chǎn)的無(wú)刷直流電機(jī)專(zhuān)用控制驅(qū)動(dòng)芯片作為主控芯片，大大簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)成本。論文在分析芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)行硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，并分別設(shè)計(jì)了控制驅(qū)動(dòng)電路、位置信號(hào)檢測(cè)電路、速度反饋電路、過(guò)流過(guò)壓檢測(cè)和保護(hù)等電路。本系統(tǒng)還采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)床的一個(gè)位置記憶輔助功能。硬件電路設(shè)計(jì)中，強(qiáng)電弱電之間，信號(hào)傳輸之間采取了抗干擾措施，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，確保了系統(tǒng)安全、可靠地工作。在控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，論文完成了單片機(jī)輔助功能的軟件設(shè)計(jì)工作，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)床位置記憶功能。所設(shè)計(jì)的控制器使得電動(dòng)床具有起停、床體上下升降、四個(gè)記憶位置、位置鎖定和復(fù)位功能。使用遙控器為人機(jī)交互提供了一個(gè)界面，本界面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單直觀，用戶操作起來(lái)方便快捷。利用中的模糊工具箱（）和，分別闡述了控制規(guī)則固定和控制規(guī)則可調(diào)整兩種情況下模糊控制器的構(gòu)造方法，并基于實(shí)現(xiàn)了模糊控制系統(tǒng)的構(gòu)建和仿真。論文最后對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了樣機(jī)聯(lián)調(diào)測(cè)試，結(jié)果表明，本課題所設(shè)計(jì)的醫(yī)療電動(dòng)床用無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)具有良好的調(diào)控性能和穩(wěn)定性。關(guān)鍵字無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)床模糊控制西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文呵（），西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論研究背景本課題來(lái)源于本研究所承擔(dān)的橫向研究課題，研究開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)用的高性能無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)自動(dòng)化水平的要求越來(lái)越高，電動(dòng)床作為現(xiàn)代化產(chǎn)物之一，己經(jīng)廣泛應(yīng)用于家庭、醫(yī)院、汽車(chē)、辦公設(shè)備等領(lǐng)域。在電動(dòng)床中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是電動(dòng)床的核心部件，目前一般主要有兩種類(lèi)型，為旋轉(zhuǎn)式和直線式，旋轉(zhuǎn)式采用單相異步電動(dòng)機(jī)，這種電機(jī)采用單相交流電供電，可靠性、安全性都差，而且有體積大、重量沉的缺點(diǎn)。當(dāng)前生產(chǎn)電動(dòng)床的國(guó)內(nèi)外廠家主要采用直線式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使用低壓直流電，安全性好、可靠性高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。直線式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般采用稀土永磁無(wú)刷或有刷直流電機(jī)，稀土永磁無(wú)刷與有刷直流電動(dòng)機(jī)相比，由于其用電子換向部分取代了有刷直流電動(dòng)機(jī)的換向部分，電機(jī)可靠性、可維護(hù)性都大為提高，而且也有噪聲低、無(wú)換向火花、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于電動(dòng)床用驅(qū)動(dòng)電機(jī)。近年來(lái)，由于永磁材料、電力電子器件和控制技術(shù)等的發(fā)展，使得稀土永磁電動(dòng)機(jī)的成本進(jìn)一步下降，而性能不斷提高，其應(yīng)用逐漸由軍用領(lǐng)域向民用領(lǐng)域滲透。縱觀國(guó)內(nèi)外，電動(dòng)床用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)正由直線式取代旋轉(zhuǎn)式機(jī)構(gòu)，而稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由于其自身的各種優(yōu)點(diǎn)，隨著其成本價(jià)格的不斷降低，取代有刷直流電動(dòng)機(jī)也將是今后的發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)前國(guó)外已有不少?gòu)S家生產(chǎn)有刷直線式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如丹麥的公司，國(guó)內(nèi)部分電動(dòng)床生產(chǎn)廠家也有采用直線式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)調(diào)研，國(guó)內(nèi)廠家所用電機(jī)大多為國(guó)外進(jìn)口的有刷電機(jī)，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)電機(jī)的較少，所以研究開(kāi)發(fā)電動(dòng)床用高性能稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)有利于促進(jìn)我國(guó)電動(dòng)床的發(fā)展。稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)及控制器發(fā)展概括稀上永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由三部分組成：電機(jī)本體、控制器、位置傳感器西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論研究背景本課題來(lái)源于本研究所承擔(dān)的橫向研究課題，研究開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)用的高性能無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)自動(dòng)化水平的要求越來(lái)越高，電動(dòng)床作為現(xiàn)代化產(chǎn)物之一，己經(jīng)廣泛應(yīng)用于家庭、醫(yī)院、汽車(chē)、辦公設(shè)備等領(lǐng)域。在電動(dòng)床中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是電動(dòng)床的核心部件，目前一般主要有兩種類(lèi)型，為旋轉(zhuǎn)式和直線式，旋轉(zhuǎn)式采用單相異步電動(dòng)機(jī)，這種電機(jī)采用單相交流電供電，可靠性、安全性都差，而且有體積大、重量沉的缺點(diǎn)。當(dāng)前生產(chǎn)電動(dòng)床的國(guó)內(nèi)外廠家主要采用直線式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使用低壓直流電，安全性好、可靠性高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。直線式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般采用稀土永磁無(wú)刷或有刷直流電機(jī)，稀土永磁無(wú)刷與有刷直流電動(dòng)機(jī)相比，由于其用電子換向部分取代了有刷直流電動(dòng)機(jī)的換向部分，電機(jī)可靠性、可維護(hù)性都大為提高，而且也有噪聲低、無(wú)換向火花、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于電動(dòng)床用驅(qū)動(dòng)電機(jī)。近年來(lái)，由于永磁材料、電力電子器件和控制技術(shù)等的發(fā)展，使得稀土永磁電動(dòng)機(jī)的成本進(jìn)一步下降，而性能不斷提高，其應(yīng)用逐漸由軍用領(lǐng)域向民用領(lǐng)域滲透。縱觀國(guó)內(nèi)外，電動(dòng)床用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)正由直線式取代旋轉(zhuǎn)式機(jī)構(gòu)，而稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由于其自身的各種優(yōu)點(diǎn)，隨著其成本價(jià)格的不斷降低，取代有刷直流電動(dòng)機(jī)也將是今后的發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)前國(guó)外已有不少?gòu)S家生產(chǎn)有刷直線式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如丹麥的公司，國(guó)內(nèi)部分電動(dòng)床生產(chǎn)廠家也有采用直線式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)調(diào)研，國(guó)內(nèi)廠家所用電機(jī)大多為國(guó)外進(jìn)口的有刷電機(jī)，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)電機(jī)的較少，所以研究開(kāi)發(fā)電動(dòng)床用高性能稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)有利于促進(jìn)我國(guó)電動(dòng)床的發(fā)展。稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)及控制器發(fā)展概括稀上永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由三部分組成：電機(jī)本體、控制器、位置傳感器西北工業(yè)人學(xué)碩士學(xué)位論文里口口色旦級(jí)口旦曰曰口目口目目是當(dāng)代典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，與其它學(xué)科的發(fā)展息息相關(guān)。隨著永磁材料、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及電力電子技術(shù)特別是大功率開(kāi)關(guān)器件的發(fā)展，稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。永磁材料永磁材料為無(wú)刷電機(jī)建立勵(lì)磁磁場(chǎng)，相當(dāng)于普通電勵(lì)磁電機(jī)的勵(lì)磁繞組的作用。由永磁材料代替勵(lì)磁繞組，不僅可以省去勵(lì)磁裝置，沒(méi)有了勵(lì)磁損耗，而且由于永磁材料密度小、磁能積高，有效的提高電機(jī)的功率密度。鋁鎳鉆永磁材料于上個(gè)世紀(jì)年代研制成功，是第一代永磁材料，其剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度較高，最高可達(dá)到，其溫度系數(shù)較小，僅為一，左右，這些優(yōu)良的性能使得這種永磁材料現(xiàn)在仍然被廣泛應(yīng)用于儀器儀表類(lèi)溫度穩(wěn)定度要求高的場(chǎng)合。但這種永磁體有矯頑力小、磁路設(shè)計(jì)困難等缺點(diǎn)；第二代鐵氧體永磁材料不含稀土元素、鉆、鎳等貴金屬，因此價(jià)格低廉，而且有矯頑力大、密度小等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前電機(jī)中幾種永磁材料應(yīng)用最廣的一種。這種永磁材料的缺點(diǎn)是剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度低，在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)需要增大永磁體截面積，從而相應(yīng)的會(huì)增大電機(jī)體積；第三代永磁材料是以錢(qián)鐵硼為代表的高性能稀土永磁材料，其剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度可高達(dá)，矯頑力可達(dá)到，最大磁能積高達(dá)，是當(dāng)前磁能積最高的永磁材料。其不足是溫度系數(shù)大，居里點(diǎn)低，容易氧化生銹而需涂層處理。經(jīng)過(guò)這幾年的不斷改進(jìn)提高，這些缺點(diǎn)大多已經(jīng)克服，現(xiàn)錢(qián)鐵硼永磁材料最高的工作溫度已可達(dá)，一般也可達(dá)，已足以滿足絕大多數(shù)電機(jī)的使用要求。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，永磁材料的性價(jià)比將不斷提高，這就會(huì)更加促進(jìn)永磁電機(jī)的發(fā)展。電力電子器件無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的最主要的優(yōu)點(diǎn)就是其換向由電力電子器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而取代了傳統(tǒng)的有刷直流電動(dòng)機(jī)中的換向器，因此電力電子器件是無(wú)刷直流電動(dòng)西北工業(yè)人學(xué)碩士學(xué)位論文里口口色旦級(jí)口旦曰曰口目口目目是當(dāng)代典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，與其它學(xué)科的發(fā)展息息相關(guān)。隨著永磁材料、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及電力電子技術(shù)特別是大功率開(kāi)關(guān)器件的發(fā)展，稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。永磁材料永磁材料為無(wú)刷電機(jī)建立勵(lì)磁磁場(chǎng)，相當(dāng)于普通電勵(lì)磁電機(jī)的勵(lì)磁繞組的作用。由永磁材料代替勵(lì)磁繞組，不僅可以省去勵(lì)磁裝置，沒(méi)有了勵(lì)磁損耗，而且由于永磁材料密度小、磁能積高，有效的提高電機(jī)的功率密度。鋁鎳鉆永磁材料于上個(gè)世紀(jì)年代研制成功，是第一代永磁材料，其剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度較高，最高可達(dá)到，其溫度系數(shù)較小，僅為一，左右，這些優(yōu)良的性能使得這種永磁材料現(xiàn)在仍然被廣泛應(yīng)用于儀器儀表類(lèi)溫度穩(wěn)定度要求高的場(chǎng)合。但這種永磁體有矯頑力小、磁路設(shè)計(jì)困難等缺點(diǎn)；第二代鐵氧體永磁材料不含稀土元素、鉆、鎳等貴金屬，因此價(jià)格低廉，而且有矯頑力大、密度小等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前電機(jī)中幾種永磁材料應(yīng)用最廣的一種。這種永磁材料的缺點(diǎn)是剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度低，在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)需要增大永磁體截面積，從而相應(yīng)的會(huì)增大電機(jī)體積；第三代永磁材料是以錢(qián)鐵硼為代表的高性能稀土永磁材料，其剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度可高達(dá)，矯頑力可達(dá)到，最大磁能積高達(dá)，是當(dāng)前磁能積最高的永磁材料。其不足是溫度系數(shù)大，居里點(diǎn)低，容易氧化生銹而需涂層處理。經(jīng)過(guò)這幾年的不斷改進(jìn)提高，這些缺點(diǎn)大多已經(jīng)克服，現(xiàn)錢(qián)鐵硼永磁材料最高的工作溫度已可達(dá)，一般也可達(dá)，已足以滿足絕大多數(shù)電機(jī)的使用要求。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，永磁材料的性價(jià)比將不斷提高，這就會(huì)更加促進(jìn)永磁電機(jī)的發(fā)展。電力電子器件無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的最主要的優(yōu)點(diǎn)就是其換向由電力電子器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而取代了傳統(tǒng)的有刷直流電動(dòng)機(jī)中的換向器，因此電力電子器件是無(wú)刷直流電動(dòng)西北工業(yè)人學(xué)碩士學(xué)位論文里口口色旦級(jí)口旦曰曰口目口目目是當(dāng)代典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，與其它學(xué)科的發(fā)展息息相關(guān)。隨著永磁材料、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及電力電子技術(shù)特別是大功率開(kāi)關(guān)器件的發(fā)展，稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。永磁材料永磁材料為無(wú)刷電機(jī)建立勵(lì)磁磁場(chǎng)，相當(dāng)于普通電勵(lì)磁電機(jī)的勵(lì)磁繞組的作用。由永磁材料代替勵(lì)磁繞組，不僅可以省去勵(lì)磁裝置，沒(méi)有了勵(lì)磁損耗，而且由于永磁材料密度小、磁能積高，有效的提高電機(jī)的功率密度。鋁鎳鉆永磁材料于上個(gè)世紀(jì)年代研制成功，是第一代永磁材料，其剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度較高，最高可達(dá)到，其溫度系數(shù)較小，僅為一，左右，這些優(yōu)良的性能使得這種永磁材料現(xiàn)在仍然被廣泛應(yīng)用于儀器儀表類(lèi)溫度穩(wěn)定度要求高的場(chǎng)合。但這種永磁體有矯頑力小、磁路設(shè)計(jì)困難等缺點(diǎn)；第二代鐵氧體永磁材料不含稀土元素、鉆、鎳等貴金屬，因此價(jià)格低廉，而且有矯頑力大、密度小等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前電機(jī)中幾種永磁材料應(yīng)用最廣的一種。這種永磁材料的缺點(diǎn)是剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度低，在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)需要增大永磁體截面積，從而相應(yīng)的會(huì)增大電機(jī)體積；第三代永磁材料是以錢(qián)鐵硼為代表的高性能稀土永磁材料，其剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度可高達(dá)，矯頑力可達(dá)到，最大磁能積高達(dá)，是當(dāng)前磁能積最高的永磁材料。其不足是溫度系數(shù)大，居里點(diǎn)低，容易氧化生銹而需涂層處理。經(jīng)過(guò)這幾年的不斷改進(jìn)提高，這些缺點(diǎn)大多已經(jīng)克服，現(xiàn)錢(qián)鐵硼永磁材料最高的工作溫度已可達(dá)，一般也可達(dá)，已足以滿足絕大多數(shù)電機(jī)的使用要求。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，永磁材料的性價(jià)比將不斷提高，這就會(huì)更加促進(jìn)永磁電機(jī)的發(fā)展。電力電子器件無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的最主要的優(yōu)點(diǎn)就是其換向由電力電子器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而取代了傳統(tǒng)的有刷直流電動(dòng)機(jī)中的換向器，因此電力電子器件是無(wú)刷直流電動(dòng)西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文機(jī)的關(guān)鍵部件，電力電子器件是否工作可靠、是否易于控制直接關(guān)系到無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的性能和成本。近年來(lái)，電力電子器件飛速發(fā)展，已從最初的可控硅、功率晶體管發(fā)展到和以及，等，不斷向著高頻化、易于控制的方向發(fā)展，如可控硅和晶體管屬于電流控制型器件，門(mén)極控制電路復(fù)雜，而和，屬于電壓控制型器件，大大簡(jiǎn)化了控制電路。另外，功率管前級(jí)控制和驅(qū)動(dòng)電路也從原來(lái)的分立器件向集成芯片方向發(fā)展，簡(jiǎn)化了功率電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作，如（國(guó)際整流器）公司生產(chǎn)的等一系列控制芯片，集成了前級(jí)驅(qū)動(dòng)、過(guò)流保護(hù)等電路，使得控制電路更為簡(jiǎn)潔可靠。近年來(lái)，（智能功率模塊）是當(dāng)前的功率器件領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，它集功率器件、前級(jí)驅(qū)動(dòng)、保護(hù)電路和控制電路于一身，是高度集成化產(chǎn)品，這些器件的發(fā)展必將會(huì)使無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的整體性能進(jìn)一步提升。電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)在無(wú)刷電機(jī)中由于去掉了換向器，因而位置信號(hào)的檢測(cè)就顯得至關(guān)重要。當(dāng)前檢測(cè)方式主要是有位置傳感器和無(wú)位置傳感器兩種。有位置傳感器控制方式是指在電機(jī)本體加入一定的檢測(cè)裝置來(lái)獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，如霍爾器件、光電傳感器以及電磁式傳感器，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的位置信號(hào)檢測(cè)方式，與無(wú)位置傳感器方式相比，由于需要額外的傳感器，使電機(jī)本體的機(jī)構(gòu)復(fù)雜度增加，而且電機(jī)引出線較多，相比而言就降低了系統(tǒng)的可靠性。無(wú)位置傳感器的控制方式是當(dāng)前無(wú)刷電機(jī)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，一般有反電勢(shì)法、續(xù)流二極管法、電感法、狀態(tài)觀測(cè)器法等。其中以反電勢(shì)法最為成熟應(yīng)用也最為廣泛，反電勢(shì)法就是通過(guò)檢測(cè)電機(jī)不導(dǎo)通相繞組的端電壓或相電壓得到電機(jī)換向點(diǎn)，這種方法所需硬件電路少，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但低速性能不好，而且對(duì)于大電機(jī)，需要補(bǔ)償由于電樞反應(yīng)引起的相移，算法復(fù)雜；續(xù)流二極管法是通過(guò)檢測(cè)反并聯(lián)于開(kāi)關(guān)管兩端的續(xù)流二極管中的電流來(lái)?yè)Q向，可以得到理想的低速性能，缺點(diǎn)是這種方法需要六套檢測(cè)裝置，而且也需要特殊的控制方式，實(shí)現(xiàn)困難，應(yīng)用比西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文機(jī)的關(guān)鍵部件，電力電子器件是否工作可靠、是否易于控制直接關(guān)系到無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的性能和成本。近年來(lái)，電力電子器件飛速發(fā)展，已從最初的可控硅、功率晶體管發(fā)展到和以及，等，不斷向著高頻化、易于控制的方向發(fā)展，如可控硅和晶體管屬于電流控制型器件，門(mén)極控制電路復(fù)雜，而和，屬于電壓控制型器件，大大簡(jiǎn)化了控制電路。另外，功率管前級(jí)控制和驅(qū)動(dòng)電路也從原來(lái)的分立器件向集成芯片方向發(fā)展，簡(jiǎn)化了功率電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作，如（國(guó)際整流器）公司生產(chǎn)的等一系列控制芯片，集成了前級(jí)驅(qū)動(dòng)、過(guò)流保護(hù)等電路，使得控制電路更為簡(jiǎn)潔可靠。近年來(lái)，（智能功率模塊）是當(dāng)前的功率器件領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，它集功率器件、前級(jí)驅(qū)動(dòng)、保護(hù)電路和控制電路于一身，是高度集成化產(chǎn)品，這些器件的發(fā)展必將會(huì)使無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的整體性能進(jìn)一步提升。電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)在無(wú)刷電機(jī)中由于去掉了換向器，因而位置信號(hào)的檢測(cè)就顯得至關(guān)重要。當(dāng)前檢測(cè)方式主要是有位置傳感器和無(wú)位置傳感器兩種。有位置傳感器控制方式是指在電機(jī)本體加入一定的檢測(cè)裝置來(lái)獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，如霍爾器件、光電傳感器以及電磁式傳感器，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的位置信號(hào)檢測(cè)方式，與無(wú)位置傳感器方式相比，由于需要額外的傳感器，使電機(jī)本體的機(jī)構(gòu)復(fù)雜度增加，而且電機(jī)引出線較多，相比而言就降低了系統(tǒng)的可靠性。無(wú)位置傳感器的控制方式是當(dāng)前無(wú)刷電機(jī)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，一般有反電勢(shì)法、續(xù)流二極管法、電感法、狀態(tài)觀測(cè)器法等。其中以反電勢(shì)法最為成熟應(yīng)用也最為廣泛，反電勢(shì)法就是通過(guò)檢測(cè)電機(jī)不導(dǎo)通相繞組的端電壓或相電壓得到電機(jī)換向點(diǎn)，這種方法所需硬件電路少，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但低速性能不好，而且對(duì)于大電機(jī)，需要補(bǔ)償由于電樞反應(yīng)引起的相移，算法復(fù)雜；續(xù)流二極管法是通過(guò)檢測(cè)反并聯(lián)于開(kāi)關(guān)管兩端的續(xù)流二極管中的電流來(lái)?yè)Q向，可以得到理想的低速性能，缺點(diǎn)是這種方法需要六套檢測(cè)裝置，而且也需要特殊的控制方式，實(shí)現(xiàn)困難，應(yīng)用比西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文里巴里口口里旦組組里巴巨巴較少；電感法是通過(guò)探測(cè)繞組電感的變化來(lái)確定電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，這種方法只適應(yīng)于某些特種電機(jī)，應(yīng)用難度比較大，實(shí)現(xiàn)困難；狀態(tài)觀測(cè)器法是通過(guò)電機(jī)電壓和電流計(jì)算得到電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，只適用于正弦波驅(qū)動(dòng)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，需要建立直流無(wú)刷電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和進(jìn)行復(fù)雜的代數(shù)變化，在線計(jì)算量大，需要高性能的微處理器和高速，的出現(xiàn)和價(jià)格的不斷下降，使這種控制方式的實(shí)現(xiàn)己成為可能。本文研究的主要內(nèi)容和各章節(jié)安排本課題主要研究和開(kāi)發(fā)電動(dòng)床用稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)及其控制器。要求設(shè)計(jì)電機(jī)在滿足力能指標(biāo)的條件下，盡量提高電機(jī)的功率密度比；控制器采用高性能專(zhuān)用控制驅(qū)動(dòng)芯片和單片機(jī)微處理器，實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)字混合控制，使系統(tǒng)具有控制、操作指令輸入等功能根據(jù)電動(dòng)床的使用要求，其中一般都有兩臺(tái)或更多的電機(jī)同時(shí)工作，所以本控制器硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了單控制器對(duì)兩臺(tái)電機(jī)控制功能。）系統(tǒng)綜述闡述了電動(dòng)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特殊要求，簡(jiǎn)要介紹了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)對(duì)比分析了幾種目前常用的電動(dòng)床電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能及特點(diǎn)，比較其利弊，得出了采用稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)可以滿足驅(qū)動(dòng)要求的結(jié)論。）無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)詳細(xì)地闡述了無(wú)刷主流電動(dòng)機(jī)的工作原理，分析了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。電機(jī)指標(biāo)如下：二，二考慮到實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合要求電機(jī)要具有大的起動(dòng)力矩，故采用有位置傳感器的檢測(cè)方式，傳感器采用霍爾片。）控制器的研制控制器的核心芯片采用電機(jī)專(zhuān)用控制驅(qū)動(dòng)芯片和微處理器西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文里巴里口口里旦組組里巴巨巴較少；電感法是通過(guò)探測(cè)繞組電感的變化來(lái)確定電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，這種方法只適應(yīng)于某些特種電機(jī)，應(yīng)用難度比較大，實(shí)現(xiàn)困難；狀態(tài)觀測(cè)器法是通過(guò)電機(jī)電壓和電流計(jì)算得到電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，只適用于正弦波驅(qū)動(dòng)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，需要建立直流無(wú)刷電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和進(jìn)行復(fù)雜的代數(shù)變化，在線計(jì)算量大，需要高性能的微處理器和高速，的出現(xiàn)和價(jià)格的不斷下降，使這種控制方式的實(shí)現(xiàn)己成為可能。本文研究的主要內(nèi)容和各章節(jié)安排本課題主要研究和開(kāi)發(fā)電動(dòng)床用稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)及其控制器。要求設(shè)計(jì)電機(jī)在滿足力能指標(biāo)的條件下，盡量提高電機(jī)的功率密度比；控制器采用高性能專(zhuān)用控制驅(qū)動(dòng)芯片和單片機(jī)微處理器，實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)字混合控制，使系統(tǒng)具有控制、操作指令輸入等功能根據(jù)電動(dòng)床的使用要求，其中一般都有兩臺(tái)或更多的電機(jī)同時(shí)工作，所以本控制器硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了單控制器對(duì)兩臺(tái)電機(jī)控制功能。）系統(tǒng)綜述闡述了電動(dòng)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特殊要求，簡(jiǎn)要介紹了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)對(duì)比分析了幾種目前常用的電動(dòng)床電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能及特點(diǎn)，比較其利弊，得出了采用稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)可以滿足驅(qū)動(dòng)要求的結(jié)論。）無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)詳細(xì)地闡述了無(wú)刷主流電動(dòng)機(jī)的工作原理，分析了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。電機(jī)指標(biāo)如下：二，二考慮到實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合要求電機(jī)要具有大的起動(dòng)力矩，故采用有位置傳感器的檢測(cè)方式，傳感器采用霍爾片。）控制器的研制控制器的核心芯片采用電機(jī)專(zhuān)用控制驅(qū)動(dòng)芯片和微處理器西北工業(yè)人學(xué)碩士學(xué)位論文單片機(jī)共同組成。控制器同時(shí)驅(qū)動(dòng)和控制兩套驅(qū)動(dòng)器和兩個(gè)電機(jī)工作，并實(shí)現(xiàn)電機(jī)開(kāi)婷機(jī)和正反轉(zhuǎn)。是由生產(chǎn)的高性能單片無(wú)刷直流電機(jī)控制器系列產(chǎn)品之一它包括了實(shí)現(xiàn)一全特性、開(kāi)環(huán)、相或相電機(jī)控制系統(tǒng)全部功能。該器件采用雙極型模擬工藝，在任何惡劣的工業(yè)環(huán)境下都能保證高品質(zhì)和穩(wěn)定性。含一個(gè)應(yīng)用于正確整流時(shí)序的轉(zhuǎn)子位置譯碼器，該芯片可通過(guò)其內(nèi)部的捕獲單元即可方便地得到電機(jī)的霍爾信號(hào)，進(jìn)而為電機(jī)提供正確的換向信號(hào)，并可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。該芯片具備頻率可調(diào)的鋸齒波振蕩器，三個(gè)集電極開(kāi)路的頂部驅(qū)動(dòng)器和三個(gè)非常適用于功率驅(qū)動(dòng)的大電流推挽式底部驅(qū)動(dòng)器。系統(tǒng)采用了單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)電動(dòng)床位置記憶功能，它同時(shí)控制兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器、兩個(gè)電機(jī)工作，并同時(shí)控制電機(jī)開(kāi)停機(jī)和正反轉(zhuǎn)。由于單片機(jī)位置記憶輔助功能是通過(guò)遙控器控制實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)單片機(jī)接收遙控器指令后，會(huì)根據(jù)所獲得的霍爾位置信號(hào)判斷電機(jī)當(dāng)前的所在位置，然后接收正反轉(zhuǎn)信號(hào)，根據(jù)程序，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)電動(dòng)床上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)床位置存儲(chǔ)。）控制軟件編寫(xiě)論文中單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)工作，旨在實(shí)現(xiàn)電動(dòng)床位置記憶輔助功能。軟件設(shè)計(jì)實(shí)際上是通過(guò)遙控器要實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)設(shè)計(jì)的。遙控器為人機(jī)交互提供了一個(gè)界面，遙控器有起停鍵、床體上下升降和俯仰鍵、四個(gè)記憶位置鍵、位置鎖定鍵和復(fù)位鍵，本界面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單直觀，用戶操作起來(lái)方便快捷。系統(tǒng)軟件由以下四個(gè)部分組成：主程序、記憶子程序、外部中斷程序、定時(shí)器中斷程序。單片機(jī)內(nèi)存為，具有個(gè)記憶位置，復(fù)位功能實(shí)現(xiàn)位置的存和取，鎖存功能實(shí)現(xiàn)位置鎖定。）控制算法的研究模糊控制仿真對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行嘗試性的模糊控制仿真，旨在提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是典型的非線性元件，傳統(tǒng)分析方法如時(shí)域解析法和頻域傳遞函數(shù)法來(lái)分析無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程顯得比較困難，借助西北工業(yè)大學(xué)碩：學(xué)位論文仿真工具箱的這個(gè)工具可以比較方便地幫助我們實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真。）樣機(jī)聯(lián)調(diào)，系統(tǒng)測(cè)試最后一部分的樣機(jī)聯(lián)調(diào)和系統(tǒng)測(cè)試是最關(guān)鍵的部分，整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量就由最后的系統(tǒng)測(cè)試效果決定。文章最后給出聯(lián)調(diào)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可直接說(shuō)明本醫(yī)療電動(dòng)床用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的性能的好壞。最后還就在調(diào)試中出現(xiàn)的故障問(wèn)題進(jìn)行分析討論，并給出合理可靠的解決辦法。）結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ)包括對(duì)全文的總結(jié)和對(duì)未來(lái)電機(jī)及其控制系統(tǒng)發(fā)展的展望西北工業(yè)大學(xué)碩上學(xué)位論文第二章系統(tǒng)綜述系統(tǒng)要求及組成隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，醫(yī)療保健行業(yè)越來(lái)越多的使用自動(dòng)化設(shè)備。自動(dòng)化設(shè)備的使用，在提高醫(yī)療水平，增強(qiáng)治療效果，提高病人舒適度方面具有重要的作用。電動(dòng)床醫(yī)療設(shè)備就是其中重要的一種自動(dòng)化治療設(shè)備。醫(yī)療電動(dòng)床是這個(gè)設(shè)備當(dāng)中的關(guān)鍵組成部分之一。其機(jī)構(gòu)示意圖如下所示：圖電動(dòng)床運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖醫(yī)院病房的病床大多都是純機(jī)械式的，在需要調(diào)節(jié)病人的舒適姿態(tài)時(shí)，醫(yī)生是通過(guò)搖動(dòng)床的腰桿來(lái)調(diào)節(jié)床的位置實(shí)現(xiàn)的，這種機(jī)械式調(diào)節(jié)床的升降或者俯仰來(lái)調(diào)整病人姿態(tài)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且由于機(jī)械的因素，床的起停升降都很不柔和，出力不均勻，震動(dòng)大，病人感覺(jué)不舒適。因此電動(dòng)床必須從病人和醫(yī)生雙方出發(fā)，同時(shí)滿足病人的舒適性和醫(yī)生工作的方便性；其次，由于使用電驅(qū)動(dòng)設(shè)備，還要考慮到整個(gè)系統(tǒng)的安全性；此外，對(duì)于不同體重的病人，例如很重的病人，床體能否實(shí)現(xiàn)升降俯仰，就要考慮到整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的帶載、過(guò)載能力，此外，當(dāng)然還涉及整個(gè)系統(tǒng)的成本問(wèn)題?？紤]到電動(dòng)床后背的俯仰及整體的升降由兩軸驅(qū)動(dòng)即可滿足整體要求。因此，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用雙電機(jī)控制方式，一個(gè)電機(jī)支持后背的俯仰，另一個(gè)電機(jī)支持床體的升降?？梢?jiàn)，電機(jī)是其中最關(guān)鍵的部件，采用無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，如論文選題涉及項(xiàng)目簡(jiǎn)介當(dāng)中所述，其具有體積小、負(fù)荷能力大、平穩(wěn)性好、噪聲低等突出優(yōu)點(diǎn)，正好適合于電動(dòng)床的要求。控制方案采用無(wú)刷直流電機(jī)專(zhuān)用西北工業(yè)大學(xué)碩上學(xué)位論文第二章系統(tǒng)綜述系統(tǒng)要求及組成隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，醫(yī)療保健行業(yè)越來(lái)越多的使用自動(dòng)化設(shè)備。自動(dòng)化設(shè)備的使用，在提高醫(yī)療水平，增強(qiáng)治療效果，提高病人舒適度方面具有重要的作用。電動(dòng)床醫(yī)療設(shè)備就是其中重要的一種自動(dòng)化治療設(shè)備。醫(yī)療電動(dòng)床是這個(gè)設(shè)備當(dāng)中的關(guān)鍵組成部分之一。其機(jī)構(gòu)示意圖如下所示：圖電動(dòng)床運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖醫(yī)院病房的病床大多都是純機(jī)械式的，在需要調(diào)節(jié)病人的舒適姿態(tài)時(shí)，醫(yī)生是通過(guò)搖動(dòng)床的腰桿來(lái)調(diào)節(jié)床的位置實(shí)現(xiàn)的，這種機(jī)械式調(diào)節(jié)床的升降或者俯仰來(lái)調(diào)整病人姿態(tài)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且由于機(jī)械的因素，床的起停升降都很不柔和，出力不均勻，震動(dòng)大，病人感覺(jué)不舒適。因此電動(dòng)床必須從病人和醫(yī)生雙方出發(fā)，同時(shí)滿足病人的舒適性和醫(yī)生工作的方便性；其次，由于使用電驅(qū)動(dòng)設(shè)備，還要考慮到整個(gè)系統(tǒng)的安全性；此外，對(duì)于不同體重的病人，例如很重的病人，床體能否實(shí)現(xiàn)升降俯仰，就要考慮到整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的帶載、過(guò)載能力，此外，當(dāng)然還涉及整個(gè)系統(tǒng)的成本問(wèn)題?？紤]到電動(dòng)床后背的俯仰及整體的升降由兩軸驅(qū)動(dòng)即可滿足整體要求。因此，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用雙電機(jī)控制方式，一個(gè)電機(jī)支持后背的俯仰，另一個(gè)電機(jī)支持床體的升降?？梢?jiàn)，電機(jī)是其中最關(guān)鍵的部件，采用無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，如論文選題涉及項(xiàng)目簡(jiǎn)介當(dāng)中所述，其具有體積小、負(fù)荷能力大、平穩(wěn)性好、噪聲低等突出優(yōu)點(diǎn)，正好適合于電動(dòng)床的要求。控制方案采用無(wú)刷直流電機(jī)專(zhuān)用西北工業(yè)人學(xué)碩十學(xué)位論文控制芯片和單片機(jī)相結(jié)合的復(fù)合控制器控制，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的線路設(shè)計(jì)，提高了綜合性能，降低了整體成本，并且對(duì)于實(shí)現(xiàn)諸如位置記憶等智能化的控制，都給出了可實(shí)現(xiàn)的硬件條件，此外，此種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還可以擴(kuò)展到諸如汽車(chē)、制造業(yè)流水線機(jī)器人、工業(yè)伺服、航空航天等領(lǐng)域，不僅具有很強(qiáng)的研究?jī)r(jià)值，還具有很強(qiáng)的市場(chǎng)前景。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。其中，的交流電經(jīng)變壓器和整流橋變成直流電，直流電源兩路給兩個(gè)功率驅(qū)動(dòng)電路供電，兩路給兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器供電，還有一路給單片機(jī)供電。一個(gè)單片機(jī)控制兩套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同時(shí)工作，電機(jī)的霍爾位置信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)子位置傳感器反饋給單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路，構(gòu)成調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。當(dāng)電動(dòng)床上升和下降到達(dá)它的極限位置時(shí)，電動(dòng)床的限位傳感器可以給控制器提供一個(gè)卡位信號(hào)。圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)效率高、性能好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、散熱容易、轉(zhuǎn)速不受機(jī)械換向限制、噪聲小、安全可靠、無(wú)須維修、壽命長(zhǎng)，不僅如此，還有以下優(yōu)越性：由于稀土永磁材料的高磁能積，使得電機(jī)可以明顯降低重量，減小體積，提高效率。相對(duì)于交流異步電機(jī)，體積可以減小以上。其與其它類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)效率的比較如圖一所示。稀土永磁材料的矯頑力高，剩磁；大，因而可產(chǎn)生很大的氣隙磁通，西北工業(yè)人學(xué)碩十學(xué)位論文控制芯片和單片機(jī)相結(jié)合的復(fù)合控制器控制，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的線路設(shè)計(jì)，提高了綜合性能，降低了整體成本，并且對(duì)于實(shí)現(xiàn)諸如位置記憶等智能化的控制，都給出了可實(shí)現(xiàn)的硬件條件，此外，此種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還可以擴(kuò)展到諸如汽車(chē)、制造業(yè)流水線機(jī)器人、工業(yè)伺服、航空航天等領(lǐng)域，不僅具有很強(qiáng)的研究?jī)r(jià)值，還具有很強(qiáng)的市場(chǎng)前景。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。其中，的交流電經(jīng)變壓器和整流橋變成直流電，直流電源兩路給兩個(gè)功率驅(qū)動(dòng)電路供電，兩路給兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器供電，還有一路給單片機(jī)供電。一個(gè)單片機(jī)控制兩套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同時(shí)工作，電機(jī)的霍爾位置信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)子位置傳感器反饋給單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路，構(gòu)成調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。當(dāng)電動(dòng)床上升和下降到達(dá)它的極限位置時(shí)，電動(dòng)床的限位傳感器可以給控制器提供一個(gè)卡位信號(hào)。圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)效率高、性能好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、散熱容易、轉(zhuǎn)速不受機(jī)械換向限制、噪聲小、安全可靠、無(wú)須維修、壽命長(zhǎng)，不僅如此，還有以下優(yōu)越性：由于稀土永磁材料的高磁能積，使得電機(jī)可以明顯降低重量，減小體積，提高效率。相對(duì)于交流異步電機(jī)，體積可以減小以上。其與其它類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)效率的比較如圖一所示。稀土永磁材料的矯頑力高，剩磁；大，因而可產(chǎn)生很大的氣隙磁通，西北工業(yè)大學(xué)碩上學(xué)位論文大大縮小了永磁體轉(zhuǎn)子的外徑，從而減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，降低時(shí)間常數(shù)，改善電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性。同時(shí)，在保持一定氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度的條件下，氣隙寬度可以選取較大值，這樣可以減小由于齒槽效應(yīng)引起的力矩波動(dòng)，也可抑制電樞反應(yīng)對(duì)力矩波動(dòng)的影響。一口口“日飛以明挑翻編龔翼碧黍蜜圖美國(guó)能源部對(duì)各種驅(qū)動(dòng)電機(jī)的效率比較，稀土永磁材料的內(nèi)察矯頑力極高，磁場(chǎng)定向性好，因而容易實(shí)現(xiàn)在氣隙中建立近似于矩形波的磁場(chǎng)，電機(jī)可設(shè)計(jì)成方波電機(jī)，當(dāng)與度導(dǎo)通型三相逆變器相匹配，可實(shí)現(xiàn)方波驅(qū)動(dòng)，從而可有效地減小力矩波動(dòng)，同時(shí)提高電機(jī)的出力。而且電樞反應(yīng)對(duì)稀土永磁體的去磁作用較小，故稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)更適合突然反轉(zhuǎn)，堵轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)等特殊運(yùn)行場(chǎng)合的性能要求。對(duì)于電動(dòng)床，電機(jī)是短時(shí)運(yùn)行，但很可能遇到突然正反轉(zhuǎn)，突然過(guò)載的情況，因此，無(wú)刷直流電機(jī)的適應(yīng)性比較好。稀土永磁材料的去磁曲線是線性、可逆的，該特性給稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)計(jì)算帶來(lái)了方便，簡(jiǎn)化了磁路設(shè)計(jì)和磁場(chǎng)分析方法。無(wú)刷電機(jī)省去了電刷及滑環(huán)，簡(jiǎn)化的電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，消除了電刷與滑環(huán)之間摩擦所帶來(lái)的噪聲、電磁干擾、粉塵，提高了電機(jī)的使用壽命。因?yàn)闆](méi)有碳刷與換向器，所以沒(méi)有維修與保養(yǎng)的需要；由于采用永磁轉(zhuǎn)子，沒(méi)有激磁損耗的問(wèn)題，綜合效率高出左右（依據(jù)功率大小而定），低速轉(zhuǎn)矩更大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定三倍，轉(zhuǎn)速精度可達(dá)，不受電壓與負(fù)載變動(dòng)的影響。電機(jī)西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文里里口巴里旦口曰里絕里里里里可以做成密閉型或防塵防爆型等結(jié)構(gòu)。因此能夠完全取代傳統(tǒng)有刷直流電機(jī)，而且運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用更低，沒(méi)有保養(yǎng)維修的煩惱。圖為無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)與有刷直流及歐盟效率標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)劇直流電機(jī)夕一，一尸，一護(hù)，悶“一，一一，一瀏黔眺哪哪絲加石朽助圖無(wú)刷直流電機(jī)與有刷直流電機(jī)的比較電動(dòng)機(jī)的幾種主流控制方法電動(dòng)機(jī)控制主要經(jīng)歷了幾個(gè)階段，模擬電路及分離式元件組成的控制電路，由于其控制電路復(fù)雜，穩(wěn)定性不強(qiáng)，因此，逐步被高級(jí)的數(shù)字控制方式所取代。這些高級(jí)的數(shù)控方式主要采用單片機(jī)控制，抑或是控制。近來(lái)隨著電子器件工藝水平的提高，用高集成度模擬芯片專(zhuān)門(mén)控制電機(jī)又有枯木逢春之勢(shì)。以下簡(jiǎn)要介紹這幾種控制方式。單片機(jī)控制從八十年代開(kāi)始，微處理器（單片機(jī)）逐漸流行于電機(jī)控制當(dāng)中。其具有如下特點(diǎn)：（）電路更簡(jiǎn)單模擬電路為了實(shí)現(xiàn)控制邏輯需要許多電子元件，使電路復(fù)雜，采用微處理西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文里里口巴里旦口曰里絕里里里里可以做成密閉型或防塵防爆型等結(jié)構(gòu)。因此能夠完全取代傳統(tǒng)有刷直流電機(jī)，而且運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用更低，沒(méi)有保養(yǎng)維修的煩惱。圖為無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)與有刷直流及歐盟效率標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)劇直流電機(jī)夕一，一尸，一護(hù)，悶“一，一一，一瀏黔眺哪哪絲加石朽助圖無(wú)刷直流電機(jī)與有刷直流電機(jī)的比較電動(dòng)機(jī)的幾種主流控制方法電動(dòng)機(jī)控制主要經(jīng)歷了幾個(gè)階段，模擬電路及分離式元件組成的控制電路，由于其控制電路復(fù)雜，穩(wěn)定性不強(qiáng)，因此，逐步被高級(jí)的數(shù)字控制方式所取代。這些高級(jí)的數(shù)控方式主要采用單片機(jī)控制，抑或是控制。近來(lái)隨著電子器件工藝水平的提高，用高集成度模擬芯片專(zhuān)門(mén)控制電機(jī)又有枯木逢春之勢(shì)。以下簡(jiǎn)要介紹這幾種控制方式。單片機(jī)控制從八十年代開(kāi)始，微處理器（單片機(jī)）逐漸流行于電機(jī)控制當(dāng)中。其具有如下特點(diǎn)：（）電路更簡(jiǎn)單模擬電路為了實(shí)現(xiàn)控制邏輯需要許多電子元件，使電路復(fù)雜，采用微處理西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文里里口巴里旦口曰里絕里里里里可以做成密閉型或防塵防爆型等結(jié)構(gòu)。因此能夠完全取代傳統(tǒng)有刷直流電機(jī)，而且運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用更低，沒(méi)有保養(yǎng)維修的煩惱。圖為無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)與有刷直流及歐盟效率標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)劇直流電機(jī)夕一，一尸，一護(hù)，悶“一，一一，一瀏黔眺哪哪絲加石朽助圖無(wú)刷直流電機(jī)與有刷直流電機(jī)的比較電動(dòng)機(jī)的幾種主流控制方法電動(dòng)機(jī)控制主要經(jīng)歷了幾個(gè)階段，模擬電路及分離式元件組成的控制電路，由于其控制電路復(fù)雜，穩(wěn)定性不強(qiáng)，因此，逐步被高級(jí)的數(shù)字控制方式所取代。這些高級(jí)的數(shù)控方式主要采用單片機(jī)控制，抑或是控制。近來(lái)隨著電子器件工藝水平的提高，用高集成度模擬芯片專(zhuān)門(mén)控制電機(jī)又有枯木逢春之勢(shì)。以下簡(jiǎn)要介紹這幾種控制方式。單片機(jī)控制從八十年代開(kāi)始，微處理器（單片機(jī)）逐漸流行于電機(jī)控制當(dāng)中。其具有如下特點(diǎn)：（）電路更簡(jiǎn)單模擬電路為了實(shí)現(xiàn)控制邏輯需要許多電子元件，使電路復(fù)雜，采用微處理西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文器后，絕大多數(shù)控制邏輯可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。（）可以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制微處理器有更強(qiáng)的邏輯功能。運(yùn)算速度快、精度高、有大容量的存儲(chǔ)單元，因此有能力實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制，如優(yōu)化控制等（）靈活性和適應(yīng)性強(qiáng)微處理器的控制方式是由軟件完成的。如果須要修改控制規(guī)律，一般不必改變系統(tǒng)的硬件電路，只須修改程序即可。在系統(tǒng)調(diào)試和升級(jí)時(shí)?？梢圆粩鄧L試選擇最優(yōu)參數(shù)，非常方便。（）無(wú)零點(diǎn)漂移，控制精度高數(shù)字控制不會(huì)出現(xiàn)模擬電路中經(jīng)常遇到的零點(diǎn)漂移問(wèn)題。無(wú)論被控量的大或小，都可以保證足夠的控制精度。（）可提供人機(jī)界面，多機(jī)聯(lián)網(wǎng)工作單片機(jī)有較強(qiáng)的控制功能、低廉的成本。人們?cè)谶x擇電動(dòng)機(jī)的控制器時(shí)，常常是在滿足功能的需要的同時(shí)，優(yōu)先選擇成本低的控制器。因此，單片機(jī)往往成為優(yōu)先選擇的目標(biāo)。從最近的統(tǒng)計(jì)數(shù)字也可以看出，世界上每年要有億片各種單片機(jī)投入使用。單片機(jī)是目前世界使用量最大的微處理器近年來(lái)，新一代的各種各樣的單片機(jī)不斷出現(xiàn)。新型單片機(jī)都具有如下特點(diǎn)。（）內(nèi)部增加了很多模塊，如發(fā)生模塊、比較和捕捉模塊、轉(zhuǎn)換模塊、看門(mén)狗、串行總線接口等，使新一代的單片機(jī)功能大為增強(qiáng)。（）由于采用了流水線技術(shù)，執(zhí)行指令和提取指令可同時(shí)完成，因此，新一代的單片機(jī)比老一代的單片機(jī)速度快了一倍以上。（）由于采用了同步串行總線，及內(nèi)部存儲(chǔ)器，大大減少了單片機(jī)的外部引腳，因此，單片機(jī)的個(gè)頭也越來(lái)越小。此外，采用了休眠省電工作方式及供電，使得單片機(jī)功耗也得以降低。這對(duì)于移動(dòng)設(shè)備中電動(dòng)機(jī)控制是相當(dāng)有意義的。例如可以有效提高諸如數(shù)碼攝像機(jī)、筆記本電腦等的不插電使用時(shí)間。西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文控制數(shù)字信號(hào)處理器是近年來(lái)迅猛發(fā)展的新一代數(shù)字微處理器。隨著價(jià)格的大幅度下降，逐漸進(jìn)入運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域。美國(guó)公司的系列，公司的系列，這些都是以為內(nèi)核的集成電動(dòng)機(jī)控制嵌入式芯片。其不但具有高速信號(hào)處理能力和數(shù)字控制功能，而且還具有電動(dòng)機(jī)控制所必須的外圍功能。在電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)種采用，不但可以實(shí)現(xiàn)諸如矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等控制算法，而且也為現(xiàn)代控制理論及智能控制理論的實(shí)現(xiàn)提供了硬件條件。高集成度模擬芯片控制隨著技術(shù)的發(fā)展，模擬器件的集成度也越來(lái)越高，性能也越來(lái)越好。行業(yè)專(zhuān)用模擬芯片由于其價(jià)格低廉，定制方便，因此大量使用在一些對(duì)控制性能要求不是很高的場(chǎng)合。如公司的無(wú)位置傳感器無(wú)刷電動(dòng)機(jī)專(zhuān)用控制芯片，安森美公司的系列等。這些芯片滿足基本的電動(dòng)機(jī)調(diào)速及控制功能，價(jià)格比起數(shù)字式芯片又具有一定優(yōu)勢(shì)，因此，低端市場(chǎng)很大?？偨Y(jié)為什么采用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)綜上所述，本系統(tǒng)為醫(yī)療電動(dòng)床用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，采用無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)是由于其具有：）體積?。挥捎谙⊥劣来挪牧系母叽拍芊e，使得電機(jī)可以明顯降低重量，減小體積，提高效率。）稀