基于STM32的无刷直流电机控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着嵌入式系统技术的不断发展，无刷直流电机在工业、家电、交通等领域得到了广泛应用。传统的有刷直流电机采用机械式换向器，存在换向器磨损、噪音大、寿命短等问题，而无刷直流电机采用电子换向器技术，具有寿命长、噪音小等优点。同时，随着功率半导体器件、微控制器等电子元器件的不断发展，无刷直流电机控制系统的性能不断提高，在现代机器人、医疗器械、航空航天和工业自动化等领域中，无刷直流电机已成为重要的动力装置，此外，随着智能家居、电动汽车等新兴领域的迅速发展，无刷直流电机的应用前景也越来越广阔。

STM32是一款基于ARM Cortex-X内核的微控制器，具有低功耗、易于开发等特点，已经成为了嵌入式系统设计的主流平台。可以实现对无刷直流电机的控制，包括电机的启停、转速和方向控制等。同时，它还能够通过各种传感器获取电机的运行状态信息，并实时调整驱动参数以满足不同负载下的控制需求。因此，将STM32应用于无刷直流电机的控制系统中，不仅能实现闭环控制，还可以提高控制系统的稳定性和可靠性。同时，基于STM32的控制系统采用多种技术对电机进行保护和控制，可以实现无刷直流电机的稳定运行和长寿命。

因此，基于STM32的无刷直流电机控制系统设计是具有意义和研究价值。本课题旨在通过研究无刷直流电机控制原理、STM32控制器的应用以及相关的软件设计，掌握无刷直流电机控制的相关内容，最终设计一种基于STM32的无刷直流电机控制系统，实现对无刷直流电机的控制。

2. 研究内容和预期目标

本课题的主要研究内容是设计并实现基于STM32的无刷直流电机控制系统。在具体实现上，拟定主要涉及到以下技术和内容：

（1）电流控制模块

仿真系统中电流调节模块使用滞环控制的策略，该控制方式具有非线性特性。系统将实际的电流值同系统设定的参考电流值进行比较，从而得到开关管的控制信号。若实际电流大于设定的参考电流且差值大于给定的环宽时，此时关断相应的开关管，直到电流差值回到设定的环宽以内。所以只要选取适宜的滞环宽度，就能够使得电机的实际电流持续的跟随参考电流。

3. 研究的方法与步骤

基于STM32的无刷直流电机控制系统的设计需要采用一系列的研究方法和步骤，主要是文献调研法和仿真分析法：

(1) 文献调研法：通过中国知网、万方维普和百度学术等多渠道检索和查询相关文献和资料，了解无刷直流电机的原理、控制方法等方面的研究现状和进展。并且在阅读和学习的过程中对于一些知识进行记录。同时利用网上的教学资料和视频内容对所使用的单片机进行学习，很好的帮助我们了解STM32单片机芯片的相关概念，直至能够完成自己毕业设计所需。

(2) 仿真分析法：采用MATLAB软件，对无刷直流电机的控制系统进行仿真分析，验证控制算法的有效性和稳定性。系统总体简单框图如图1所示。对于无刷直流电机的硬件电路采用A/D软件进行仿真搭建，控制系统硬件结构框图如图2所示。

4. 参考文献