题目：无刷直流电机伺服系统设计

近年来，我国中小型电机和微电机行业发展迅速。其中，无刷直流电机由于具有高效率、寿命长、噪声低以及较好的转速—转矩特性等优点，因而在汽车、航空和家用电器等行业内得到了广泛的应用。然而目前在无刷直流电机伺服控制领域，仍存在因死区、减速机构间隙以及减速机构的粘滞摩擦等非线性因素造成的一些问题。对于这些因素，传统的PID控制算法因难以建立精确的数学模型和非线性的过程，导致其控制效果不好。针对这些问题，本文在运用了高级控制算法来提高无刷直流电机的动态性能的同时，重新设计了无刷直流电机控制器，并成功将其小型化。具体研究内容如下：1）介绍了无刷直流电机伺服系统的基本结构并对其工作原理进行了分析，建立了无刷直流电机伺服系统的数学模型，包括无刷直流电机、减速器部分、反馈部分、驱动部分和负载部分；在此基础上，构建了系统的整体模型。2）介绍无刷直流电机伺服测试系统。首先介绍了无刷直流电机伺服测试系统的总体结构和基本原理，其次对测试系统的各个模块进行分别说明。 3）算法研究及实验验证。针对无刷直流电机的数学模型，使用两种控制算法对其进行伺服控制，分析了每种算法的原理和控制方法，进行了方波和正弦波的带载实验，采集实验数据并与传统PID算法进行对比。4）重新设计了一套无刷直流电机控制器，控制器采用ARM处理器，驱动部分采用分立的MOS管，通讯采用CAN通讯，集控制与驱动于一体，以缩小控制器的体积，实现控制系统的小型化。