● 摘要
无刷直流电动机(BLDCM)由于具有转动惯量小、输出转矩大、转速范围宽、控制简单、可靠性高等诸多优点，在航天和一般工业领域都得到越来越广泛的应用。为提高电机系统速度控制的可靠性，通常可在电机定子上安装开关式霍尔(Hall)元件来检测转子的位置，而不采用旋转式位置传感器和速度传感器，构成准无位置传感器的BLDCM交流伺服系统。但是由于Hall元件所能提供的位置脉冲有限，使得在低速时仅利用Hall提供的位置信息，很难精确地估计转速。为此，本文针对仅利用Hall位置传感器检测电机转子位置的BLDCM速度伺服系统，深入研究了系统的转速估计算法，以改善速度的估计和控制性能。论文的主要研究内容如下：(1) 在电机定子上安装多个Hall元件来增加位置检测信息，同时，为了抑制Hall安装偏差对测速精度的影响，设计了基于Hall安装偏差标定的速度估计算法，有效地改善了速度估计精度。(2) 为进一步提高低速段的速度估计精度，在测速脉冲的间隔内也能进行速度估计，引入了线性插值法对电机速度进行外推，不但有效地改善了低速段速度估计的动态特性，而且在一定程度上也提高了速度的估计精度。(3) 为抑制测量干扰对速度估计精度的影响，以数值积分替代数值微分，引入线性观测器理论，设计了一种新型的速度估计方法，并通过仿真结果验证了算法的有效性。(4) 以TMS320LF2407A芯片作为核心处理器，实现了BLDCM速度伺服控制，并对本文研究的速度估计算法进行了实验验证。