- 相關(guān)推薦
開(kāi)題報(bào)告指導(dǎo)老師的意見(jiàn)樣例
開(kāi)題報(bào)告指導(dǎo)老師的意見(jiàn)樣例
1.開(kāi)題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材 料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作開(kāi)始后2 周內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及系主任審查后生效。
2.開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔 標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)址上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后 應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)。
3.學(xué)生查閱資料的參考文獻(xiàn)理工類不得少于10 篇，其它不少于12 篇（不包 括辭典、手冊(cè)）。
4.“本課題的目的及意義，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析”至少 2000 字，其余內(nèi)容 至少1000 字。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 1.本課題的目的及意義，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 目的及意義：
電機(jī)采用稀土永磁直流無(wú)刷電機(jī)的變頻洗衣機(jī)可根據(jù)衣物不同，選擇不同洗滌速度 與甩干速度，大大提高了洗滌效果。采用直流無(wú)刷電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾筒主軸，省去了常規(guī) 洗衣機(jī)皮帶傳動(dòng)，運(yùn)行噪音低，變頻洗衣機(jī)比常規(guī)洗衣機(jī)節(jié)能 50%左右，在節(jié)水方面， 實(shí)現(xiàn)水位與洗滌轉(zhuǎn)速相匹配，多段水位自由可調(diào)，用最少水達(dá)到最好的洗滌效果。
國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析：
近年來(lái)，隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、材料技術(shù)的迅速發(fā)展以 及電機(jī)制造工藝水平的逐步提高，交流永磁同步電機(jī)以其體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)在工 農(nóng)業(yè)日常生活以及許多高科技產(chǎn)品中迅速得到了廣泛的應(yīng)用。因此，研究設(shè)計(jì)高精度、 高性能的永磁同步電機(jī)成為現(xiàn)代電伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。
我國(guó)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器存在的主要問(wèn)題：(1)電機(jī)原材料、控制器核心部件研發(fā)能 力較弱，依賴進(jìn)口，如硅鋼片、電機(jī)高速軸承、位置／轉(zhuǎn)速傳感器、IGBT 模塊等。進(jìn)口 產(chǎn)品成本高，影響電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化。(2)我國(guó)變頻洗衣機(jī)電機(jī)的機(jī)電集成水平與國(guó)外差距 較大�？刂破骷啥容^低，體積、重量相對(duì)偏大。
(3)現(xiàn)階段國(guó)家出臺(tái)的家用電器驅(qū)動(dòng)電 機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)較少，且不完善。如：不同類型電機(jī)系統(tǒng)采用同一檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，缺乏可靠性、 耐久性評(píng)價(jià)方法等。
電機(jī)及控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)如下：(1)電機(jī)本體永磁化：永磁電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度、 高功率密度、高效率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)具有世界最為豐富的稀土資源，因此高性 能永磁電機(jī)是我國(guó)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重要發(fā)展方向。(2)電機(jī)控制數(shù)字化：專用芯片及數(shù)字信號(hào) 處理器的出現(xiàn)，促進(jìn)了電機(jī)控制器的數(shù)字化，提高了電機(jī)系統(tǒng)的控制精度，有效減小了 系統(tǒng)體積。
(3)電機(jī)系統(tǒng)集成化：通過(guò)機(jī)電集成（電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)集成或電機(jī)與變速箱集成)
和控制器集成，有利于減小驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重量和體積，可有效降低系統(tǒng)制造成本。
最早對(duì)永磁同步電機(jī)的研究主要集中在固定頻率供電的永磁同步電機(jī)運(yùn)行特性方 面，尤其是對(duì)穩(wěn)態(tài)特性和直接起動(dòng)性能方面的研究。從80 年代開(kāi)始，國(guó)外開(kāi)始對(duì)逆變器 供電的永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行研究。逆變器供電的永磁同步電機(jī)與直接起動(dòng)的永磁同步電 機(jī)的結(jié)構(gòu)基本相同，但在大多數(shù)情況下無(wú)阻尼繞組。無(wú)阻尼繞組可以防止永磁材料溫度 上升，使電機(jī)力矩慣量比上升，電機(jī)脈動(dòng)力
矩降低等優(yōu)點(diǎn)。在逆變器供電情況下，永磁 同步電機(jī)的原有特性將會(huì)受到影響，其穩(wěn)態(tài)特性和暫態(tài)特性與恒定頻率下的永磁同步電 機(jī)相比有不同的特點(diǎn)。G.R.Slemon 等人針對(duì)調(diào)速系統(tǒng)快速動(dòng)態(tài)性能和高效率的要求，提 出了現(xiàn)代永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出了高效率、高力矩慣量比、高能量密度的永 磁同步電動(dòng)機(jī)，使永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)性能得到了提高。D.Nuanin 等研制了一種永 磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)，采用 16 位單片機(jī)8097 作為控制器，實(shí)現(xiàn)高精度、高動(dòng)態(tài) 響應(yīng)的全數(shù)字控制。永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制器大多采用比例積分(PI)控 制。PI 控制器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能良好，對(duì)被控制對(duì)象參數(shù)變化不敏感等優(yōu)點(diǎn)。N.Matsui， J.H.1ang 等人將自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用于永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， 自適應(yīng)控制技術(shù)能夠使調(diào)速系統(tǒng)在電動(dòng)機(jī)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)保持良好的性能。通過(guò)對(duì)電動(dòng) 機(jī)參數(shù)變化進(jìn)行在線辨識(shí)，并運(yùn)用辨識(shí)的參數(shù)對(duì)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行控制，也能夠提高控制系 統(tǒng)的魯棒性。B.K.Bose 等人一直致力于人工智能技術(shù)在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用，并取得了 很好的研究成果。與此同時(shí)，國(guó)外一些著名的公司，如日本的FANUC、安川、富士通、 松下，美國(guó)的AB 公司、科爾摩根公司，德國(guó)的西門(mén)子公司，法國(guó)的BBC 公司、韓國(guó)三 星公司等不斷推出交流伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品。
隨著DSP 技術(shù)的飛速發(fā)展，永磁同步伺服系統(tǒng)的數(shù)字化正在快速地進(jìn)行著。天津大 學(xué)、華中科技大學(xué)、沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)等研究了單片機(jī)或DSP 構(gòu)成的全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)， 采用預(yù)測(cè)控制和空間矢量控制技術(shù)，改善電流控制性能和系統(tǒng)響應(yīng)精度，并開(kāi)發(fā)了數(shù)字 伺服系統(tǒng)。數(shù)字控制技術(shù)的應(yīng)用，不僅使系統(tǒng)獲得高精度、高可靠性，還為新型控制理 論和方法的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。在國(guó)外各大公司相繼推出相關(guān)產(chǎn)品后，我國(guó)的高校和科研 院所也開(kāi)始研究并推出交流伺服系統(tǒng)，如華中理工大學(xué)、北京機(jī)床研究所、西安微電動(dòng) 機(jī)研究所、中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所、蘭州電動(dòng)機(jī)廠等。其中，最為可喜的是，由廣州 數(shù)控生產(chǎn)的DR98 全數(shù)字式交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置，由高原數(shù)控?zé)熍_(tái)公司生產(chǎn)的GY 一2000 系列數(shù)字化交流伺服驅(qū)動(dòng)器在我國(guó)的高精度數(shù)控伺服驅(qū)動(dòng)行業(yè)已經(jīng)打開(kāi)局面，打破了外 國(guó)公司壟斷的格局,開(kāi)創(chuàng)了民族品牌新紀(jì)元。
目前我國(guó)在變頻洗衣機(jī)永磁電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀：(1)永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已形成了一 定的研發(fā)和生產(chǎn)能力，開(kāi)發(fā)了不同系列產(chǎn)品，可應(yīng)用于各類變頻洗衣機(jī)；產(chǎn)品部分技術(shù) 指標(biāo)接近國(guó)際先進(jìn)水平，但總體水平與國(guó)外仍有一定差距；基本具備永磁同步電機(jī)集成 化設(shè)計(jì)能力；多數(shù)公司仍處于小規(guī)模試制生產(chǎn)，少數(shù)公司已投資建立家用電器驅(qū)動(dòng)電機(jī) 系統(tǒng)專用生產(chǎn)線。(2)電機(jī)控制器關(guān)鍵部件電機(jī)控制器用位置／轉(zhuǎn)速傳感器多為旋轉(zhuǎn)變壓 器，目前基本采用進(jìn)口產(chǎn)品，我國(guó)部分公司已具備旋轉(zhuǎn)變壓器的研發(fā)生產(chǎn)能力，但產(chǎn)品 精度、可靠性與國(guó)外仍有差距。IGBT 基本依賴進(jìn)口，價(jià)格昂貴，國(guó)產(chǎn)車用IGBT 尚處于 研究階段。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 2.本課題的任務(wù)、重點(diǎn)內(nèi)容、實(shí)現(xiàn)途徑 設(shè)計(jì)任務(wù)要求：
1．PMSM電機(jī)調(diào)速范圍：500rpm~4500rpm可調(diào)； 2．要求三相輸出電流波形必須是正弦波； 3．電機(jī)緊急保護(hù)功能； 4．控制方式采用基于FOC 的轉(zhuǎn)速控制方式； 5．轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)特性：負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)（±20%額定轉(zhuǎn)矩），轉(zhuǎn)速誤差小于2%； 6．撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）。
重點(diǎn)內(nèi)容：
1．了解ARM的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握STM32 基本編程與應(yīng)用； 2．理解PMSM電機(jī)磁場(chǎng)定向控制(FOC)調(diào)速系統(tǒng)硬件電路； 3．編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)PMSM電機(jī)FOC 調(diào)
速控制； 4．PMSM電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試。
5．運(yùn)用Matlab/simulink 軟件建立一個(gè)初級(jí)的永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)，包括硬件和 軟件部分并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。
實(shí)現(xiàn)途徑：
課題所涉及的PMSM無(wú)刷電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，由高性能永磁直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)、 微控制器(MCU)、位置傳感器、驅(qū)動(dòng)電路、智能功率模塊(IPM)、保護(hù)電路等硬件和智能 控制軟件等組成。
1．控制器選擇 本次設(shè)計(jì)用STM32F10x 32 位單片機(jī)和DSP 型號(hào)為T(mén)MS320F2812 芯片做對(duì)比，從 中選折最合適的芯片：
1.應(yīng)用以Cortex-M3 為內(nèi)核的STM32F10x 32 位單片機(jī)，其豐富的電機(jī)庫(kù)函數(shù)降低了 研發(fā)周期。其特點(diǎn)如下：
�。�1）可以選擇采用固件庫(kù)開(kāi)發(fā)，不必接觸底層寄存器，大大縮短開(kāi)發(fā)周期，降低上 手難度。
�。�2）性價(jià)比高，32 位的控制器有著接近于16 位甚至高端8 位控制器的價(jià)格。
�。�3）選型簡(jiǎn)單，從48 到144 引腳，101-107 各系列，F(xiàn)1,F2,F4 三代，從成本到功能 均易于選擇。
�。�4）全系列腳對(duì)腳、外設(shè)及軟件的高度兼容性，給您帶來(lái)全方位的靈活性。您可以 在不必修改您原始框架及軟件的條件下，將您的應(yīng)用升級(jí)到需要更多存儲(chǔ)空間/或精簡(jiǎn)到 使用更少存儲(chǔ)空間/或改用不同的封裝 （5）多達(dá)8 個(gè)16 位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá) 4 個(gè)用于輸入捕獲/輸出比較/PWM 或脈沖計(jì)數(shù)的通道和增量編碼器輸入 2.使用的DSP 型號(hào)為T(mén)MS320F2812，DSP 芯片主要用于實(shí)時(shí)，快速地實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜 的數(shù)字信號(hào)處理算法，除具備通用微處理器的高速運(yùn)算和控制功能外，針對(duì)高速數(shù)據(jù)傳 輸、密集數(shù)據(jù)運(yùn)算、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理等需求，在處理器結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和指令流程設(shè)計(jì)等 方面都做了專門(mén)設(shè)計(jì)。概括起來(lái)，DSP 芯片的主要特點(diǎn)如下：
�。�1）快速的指令周期，支持在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法運(yùn)算； （2）采用改進(jìn)的哈佛總線結(jié)構(gòu)，可以同時(shí)完成獲取指令和數(shù)據(jù)讀取操作；
（3）片內(nèi)具有快速RAM，可通過(guò)獨(dú)立的總線對(duì)多個(gè)存儲(chǔ)器塊并行訪問(wèn)； （4）硬件支持開(kāi)銷或無(wú)開(kāi)銷的循環(huán)及跳轉(zhuǎn)指令，使得FFT、卷積等運(yùn)算速度大大提高；
�。�5）快速的中斷處理和硬件I/O 支持，保證了實(shí)時(shí)響應(yīng)能力； （6）專用尋址單元，具有在單周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器； （7）采用流水線操作，使取指、譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行指令等操作可以重疊執(zhí)行； （8）片內(nèi)集成了豐富的外設(shè)模塊，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。
通過(guò)上述兩種芯片的分析對(duì)比，再結(jié)合本次設(shè)計(jì)所需的一些實(shí)際要求，選擇了以 Cortex-M3 為內(nèi)核的STM32F10x 32 位單片機(jī)，選擇這種單片機(jī)不僅大大縮短開(kāi)發(fā)周期， 還也降低了上手難度，而且性價(jià)比更高。
2．基于FOC 算法的PMSM控制 設(shè)計(jì)選取 STM32 作為控制核心芯片，針對(duì) PMSM 的控制采用了 FOC+SVPWM 控 制算法。FOC(矢量控制)的應(yīng)用使得交流 PMSM 具有直流電機(jī)一樣的特性，解決了交流 電機(jī)強(qiáng)耦合、非線性的問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)PMSM電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán) 的控制。
矢量控制的實(shí)質(zhì)是坐標(biāo)變換，即將PMSM三相定子電流I a 、I b 經(jīng)過(guò)Clarke3/2 變換成 兩相靜止坐標(biāo)系中的Iα 、Iβ ，再經(jīng)過(guò)Park 變換得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的I d 、I q 。通常在 控制時(shí)令 I d =0，實(shí)現(xiàn)定子繞組與 d 軸
的完全解耦，從而可以很好地控制電磁轉(zhuǎn)矩，這與 永磁直流電機(jī)的控制原理類似。電壓空間矢量控制SVPWM 是根據(jù)逆變器功率開(kāi)關(guān)管的 開(kāi)關(guān)狀態(tài)和導(dǎo)通順序?qū)A形空間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)分成 6 個(gè)扇區(qū)，根據(jù)定子上 Ua、Ub 來(lái)確定當(dāng) 前所處的扇區(qū)，通過(guò)相應(yīng)的控制算法輸出６路 PWM 信號(hào)控制逆變器橋開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和 關(guān)斷時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的調(diào)速控制。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 3.完成本課題所需工作條件（如工具書(shū)、計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)、調(diào)研等）及解決辦法 查閱期刊：
[1]. 燕蘭. 永磁同步電動(dòng)機(jī)PMSM矢量控制系統(tǒng)的研究[J]. 電氣技術(shù) , 2008,(12)
[2].陳先鋒, 舒志兵, 趙英凱. 基于 PMSM 伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及其性能分析[J]. 機(jī) 械與電子 , 2005,(01)
[3].王麗, 吳忠. 基于 Matlab/Simulink 的永磁交流電動(dòng)機(jī)仿真研究[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué) 報(bào) , 2009,(01)
[4]. 智澤英, 韓如成, 潘峰. 基于DSP 的空間矢量PWM控制系統(tǒng)[J]. 太原重型機(jī)械 學(xué)院學(xué)報(bào) , 2004,(04)夏 [5].王立欣, 王宇野, 王豐欣. 基于 DSP 的電動(dòng)車用永磁同步電機(jī)的控制方法[J]. 電 機(jī)與控制學(xué)報(bào) , 2005,(01)
[6].孟彥京，趙廣社，許德玉. 近代交流調(diào)速的技術(shù)狀況與發(fā)展動(dòng)向[J]. 西北輕工業(yè) 學(xué)院學(xué)報(bào) , 1995, (S1)
[7].楊峰, 齊蓉, 蔡文舉. 基于 DSP 的數(shù)字式滑模變結(jié)構(gòu)交流伺服系統(tǒng)研究[J]. 微電 機(jī) , 2007,(03)
[8].張健, 張東亮. 永磁同步電機(jī)數(shù)字交流伺服系統(tǒng)[J]. 微特電機(jī) , 2002,(06)
[9].薛青, 花銀群, 程廣貴, 李健. 基于永磁同步電機(jī)的高性能交流伺服控制系統(tǒng)研 究[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程 , 2009,(01)
[10].高俊山，羅中明，鮑紹宣. 一種新型矢量控制PWM調(diào)速系統(tǒng)[J]. 電機(jī)與控制學(xué) 報(bào) , 1994, (04)
[11].林輝, 劉軍. 基于矢量控制的永磁同步電機(jī)研究[J]. 電機(jī)技術(shù) , 2009,(01)
[12].雷力, 李院生, 易亞軍. 基于 TMS320F2812 的雙軸交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng) 設(shè)計(jì)[J]. 伺服控制 , 2009,(02)
開(kāi)題報(bào)告指導(dǎo)老師意見(jiàn)樣例
1.開(kāi)題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材 料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作開(kāi)始后2 周內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及系主任審查后生效。
2.開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔 標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)址上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后 應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)。
3.學(xué)生查閱資料的參考文獻(xiàn)理工類不得少于10 篇，其它不少于12 篇（不包 括辭典、手冊(cè)）。
4.“本課題的目的及意義，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析”至少 2000 字，其余內(nèi)容 至少1000 字。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 1.本課題的目的及意義，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 目的及意義：
電機(jī)采用稀土永磁直流無(wú)刷電機(jī)的變頻洗衣機(jī)可根據(jù)衣物不同，選擇不同洗滌速度 與甩干速度，大大提高了洗滌效果。采用直流無(wú)刷電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾筒主軸，省去了常規(guī) 洗衣機(jī)皮帶傳動(dòng)，運(yùn)行噪音低，變頻洗衣機(jī)比常規(guī)洗衣機(jī)節(jié)能 50%左右，在節(jié)水方面， 實(shí)現(xiàn)水位與洗滌轉(zhuǎn)速相匹配，多段水位自由可調(diào)，用最少水達(dá)到最好的洗滌效果。
國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析：
近年來(lái)，隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、材料技術(shù)的迅速發(fā)展以 及電機(jī)制造工藝水平的逐步提高，交流永磁同步電機(jī)以其體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)在工 農(nóng)業(yè)日常生活以及許多高科技產(chǎn)品中迅速得到了廣泛的應(yīng)用。因此，研究設(shè)計(jì)高精度、 高性能的永磁同步電機(jī)成為現(xiàn)代電伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。
我國(guó)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器存在的主要問(wèn)題：(1)電機(jī)原材料、控制器核心部件研發(fā)能 力較弱，依賴進(jìn)口，如硅鋼片、電機(jī)高速軸承、位置／轉(zhuǎn)速傳感器、IGBT 模塊等。進(jìn)口 產(chǎn)品成本高，影響電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化。(2)我國(guó)變頻洗衣機(jī)電機(jī)的機(jī)電集成水平與國(guó)外差距 較大�？刂破骷啥容^低，體積、重量相對(duì)偏大。
(3)現(xiàn)階段國(guó)家出臺(tái)的家用電器驅(qū)動(dòng)電 機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)較少，且不完善。如：不同類型電機(jī)系統(tǒng)采用同一檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，缺乏可靠性、 耐久性評(píng)價(jià)方法等。
電機(jī)及控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)如下：(1)電機(jī)本體永磁化：永磁電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度、 高功率密度、高效率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)具有世界最為豐富的稀土資源，因此高性 能永磁電機(jī)是我國(guó)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重要發(fā)展方向。(2)電機(jī)控制數(shù)字化：專用芯片及數(shù)字信號(hào) 處理器的出現(xiàn)，促進(jìn)了電機(jī)控制器的數(shù)字化，提高了電機(jī)系統(tǒng)的控制精度，有效減小了 系統(tǒng)體積。
(3)電機(jī)系統(tǒng)集成化：通過(guò)機(jī)電集成（電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)集成或電機(jī)與變速箱集成)
和控制器集成，有利于減小驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重量和體積，可有效降低系統(tǒng)制造成本。
最早對(duì)永磁同步電機(jī)的研究主要集中在固定頻率供電的永磁同步電機(jī)運(yùn)行特性方 面，尤其是對(duì)穩(wěn)態(tài)特性和直接起動(dòng)性能方面的研究。從80 年代開(kāi)始，國(guó)外開(kāi)始對(duì)逆變器 供電的永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行研究。逆變器供電的永磁同步電機(jī)與直接起動(dòng)的永磁同步電 機(jī)的結(jié)構(gòu)基本相同，但在大多數(shù)情況下無(wú)阻尼繞組。無(wú)阻尼繞組可以防止永磁材料溫度 上升，使電機(jī)力矩慣量比上升，電機(jī)脈動(dòng)力
矩降低等優(yōu)點(diǎn)。在逆變器供電情況下，永磁 同步電機(jī)的原有特性將會(huì)受到影響，其穩(wěn)態(tài)特性和暫態(tài)特性與恒定頻率下的永磁同步電 機(jī)相比有不同的特點(diǎn)。G.R.Slemon 等人針對(duì)調(diào)速系統(tǒng)快速動(dòng)態(tài)性能和高效率的要求，提 出了現(xiàn)代永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出了高效率、高力矩慣量比、高能量密度的永 磁同步電動(dòng)機(jī)，使永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)性能得到了提高。D.Nuanin 等研制了一種永 磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)，采用 16 位單片機(jī)8097 作為控制器，實(shí)現(xiàn)高精度、高動(dòng)態(tài) 響應(yīng)的全數(shù)字控制。永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制器大多采用比例積分(PI)控 制。PI 控制器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能良好，對(duì)被控制對(duì)象參數(shù)變化不敏感等優(yōu)點(diǎn)。N.Matsui， J.H.1ang 等人將自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用于永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， 自適應(yīng)控制技術(shù)能夠使調(diào)速系統(tǒng)在電動(dòng)機(jī)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)保持良好的性能。通過(guò)對(duì)電動(dòng) 機(jī)參數(shù)變化進(jìn)行在線辨識(shí)，并運(yùn)用辨識(shí)的參數(shù)對(duì)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行控制，也能夠提高控制系 統(tǒng)的魯棒性。B.K.Bose 等人一直致力于人工智能技術(shù)在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用，并取得了 很好的研究成果。與此同時(shí)，國(guó)外一些著名的公司，如日本的FANUC、安川、富士通、 松下，美國(guó)的AB 公司、科爾摩根公司，德國(guó)的西門(mén)子公司，法國(guó)的BBC 公司、韓國(guó)三 星公司等不斷推出交流伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品。
隨著DSP 技術(shù)的飛速發(fā)展，永磁同步伺服系統(tǒng)的數(shù)字化正在快速地進(jìn)行著。天津大 學(xué)、華中科技大學(xué)、沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)等研究了單片機(jī)或DSP 構(gòu)成的全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)， 采用預(yù)測(cè)控制和空間矢量控制技術(shù)，改善電流控制性能和系統(tǒng)響應(yīng)精度，并開(kāi)發(fā)了數(shù)字 伺服系統(tǒng)。數(shù)字控制技術(shù)的應(yīng)用，不僅使系統(tǒng)獲得高精度、高可靠性，還為新型控制理 論和方法的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。在國(guó)外各大公司相繼推出相關(guān)產(chǎn)品后，我國(guó)的高校和科研 院所也開(kāi)始研究并推出交流伺服系統(tǒng)，如華中理工大學(xué)、北京機(jī)床研究所、西安微電動(dòng) 機(jī)研究所、中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所、蘭州電動(dòng)機(jī)廠等。其中，最為可喜的是，由廣州 數(shù)控生產(chǎn)的DR98 全數(shù)字式交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置，由高原數(shù)控?zé)熍_(tái)公司生產(chǎn)的GY 一2000 系列數(shù)字化交流伺服驅(qū)動(dòng)器在我國(guó)的高精度數(shù)控伺服驅(qū)動(dòng)行業(yè)已經(jīng)打開(kāi)局面，打破了外 國(guó)公司壟斷的格局,開(kāi)創(chuàng)了民族品牌新紀(jì)元。
目前我國(guó)在變頻洗衣機(jī)永磁電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀：(1)永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已形成了一 定的研發(fā)和生產(chǎn)能力，開(kāi)發(fā)了不同系列產(chǎn)品，可應(yīng)用于各類變頻洗衣機(jī)；產(chǎn)品部分技術(shù) 指標(biāo)接近國(guó)際先進(jìn)水平，但總體水平與國(guó)外仍有一定差距；基本具備永磁同步電機(jī)集成 化設(shè)計(jì)能力；多數(shù)公司仍處于小規(guī)模試制生產(chǎn)，少數(shù)公司已投資建立家用電器驅(qū)動(dòng)電機(jī) 系統(tǒng)專用生產(chǎn)線。(2)電機(jī)控制器關(guān)鍵部件電機(jī)控制器用位置／轉(zhuǎn)速傳感器多為旋轉(zhuǎn)變壓 器，目前基本采用進(jìn)口產(chǎn)品，我國(guó)部分公司已具備旋轉(zhuǎn)變壓器的研發(fā)生產(chǎn)能力，但產(chǎn)品 精度、可靠性與國(guó)外仍有差距。IGBT 基本依賴進(jìn)口，價(jià)格昂貴，國(guó)產(chǎn)車用IGBT 尚處于 研究階段。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 2.本課題的任務(wù)、重點(diǎn)內(nèi)容、實(shí)現(xiàn)途徑 設(shè)計(jì)任務(wù)要求：
1．PMSM電機(jī)調(diào)速范圍：500rpm~4500rpm可調(diào)； 2．要求三相輸出電流波形必須是正弦波； 3．電機(jī)緊急保護(hù)功能； 4．控制方式采用基于FOC 的轉(zhuǎn)速控制方式； 5．轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)特性：負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)（±20%額定轉(zhuǎn)矩），轉(zhuǎn)速誤差小于2%； 6．撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）。
重點(diǎn)內(nèi)容：
1．了解ARM的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握STM32 基本編程與應(yīng)用； 2．理解PMSM電機(jī)磁場(chǎng)定向控制(FOC)調(diào)速系統(tǒng)硬件電路； 3．編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)PMSM電機(jī)FOC 調(diào)
速控制； 4．PMSM電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試。
5．運(yùn)用Matlab/simulink 軟件建立一個(gè)初級(jí)的永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)，包括硬件和 軟件部分并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。
實(shí)現(xiàn)途徑：
課題所涉及的PMSM無(wú)刷電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，由高性能永磁直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)、 微控制器(MCU)、位置傳感器、驅(qū)動(dòng)電路、智能功率模塊(IPM)、保護(hù)電路等硬件和智能 控制軟件等組成。
1．控制器選擇 本次設(shè)計(jì)用STM32F10x 32 位單片機(jī)和DSP 型號(hào)為T(mén)MS320F2812 芯片做對(duì)比，從 中選折最合適的芯片：
1.應(yīng)用以Cortex-M3 為內(nèi)核的STM32F10x 32 位單片機(jī)，其豐富的電機(jī)庫(kù)函數(shù)降低了 研發(fā)周期。其特點(diǎn)如下：
�。�1）可以選擇采用固件庫(kù)開(kāi)發(fā)，不必接觸底層寄存器，大大縮短開(kāi)發(fā)周期，降低上 手難度。
�。�2）性價(jià)比高，32 位的控制器有著接近于16 位甚至高端8 位控制器的價(jià)格。
�。�3）選型簡(jiǎn)單，從48 到144 引腳，101-107 各系列，F(xiàn)1,F2,F4 三代，從成本到功能 均易于選擇。
�。�4）全系列腳對(duì)腳、外設(shè)及軟件的高度兼容性，給您帶來(lái)全方位的靈活性。您可以 在不必修改您原始框架及軟件的條件下，將您的應(yīng)用升級(jí)到需要更多存儲(chǔ)空間/或精簡(jiǎn)到 使用更少存儲(chǔ)空間/或改用不同的封裝 （5）多達(dá)8 個(gè)16 位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá) 4 個(gè)用于輸入捕獲/輸出比較/PWM 或脈沖計(jì)數(shù)的通道和增量編碼器輸入 2.使用的DSP 型號(hào)為T(mén)MS320F2812，DSP 芯片主要用于實(shí)時(shí)，快速地實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜 的數(shù)字信號(hào)處理算法，除具備通用微處理器的高速運(yùn)算和控制功能外，針對(duì)高速數(shù)據(jù)傳 輸、密集數(shù)據(jù)運(yùn)算、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理等需求，在處理器結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和指令流程設(shè)計(jì)等 方面都做了專門(mén)設(shè)計(jì)。概括起來(lái)，DSP 芯片的主要特點(diǎn)如下：
�。�1）快速的指令周期，支持在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法運(yùn)算； （2）采用改進(jìn)的哈佛總線結(jié)構(gòu)，可以同時(shí)完成獲取指令和數(shù)據(jù)讀取操作；
�。�3）片內(nèi)具有快速RAM，可通過(guò)獨(dú)立的總線對(duì)多個(gè)存儲(chǔ)器塊并行訪問(wèn)； （4）硬件支持開(kāi)銷或無(wú)開(kāi)銷的循環(huán)及跳轉(zhuǎn)指令，使得FFT、卷積等運(yùn)算速度大大提高；
（5）快速的中斷處理和硬件I/O 支持，保證了實(shí)時(shí)響應(yīng)能力； （6）專用尋址單元，具有在單周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器； （7）采用流水線操作，使取指、譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行指令等操作可以重疊執(zhí)行； （8）片內(nèi)集成了豐富的外設(shè)模塊，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。
通過(guò)上述兩種芯片的分析對(duì)比，再結(jié)合本次設(shè)計(jì)所需的一些實(shí)際要求，選擇了以 Cortex-M3 為內(nèi)核的STM32F10x 32 位單片機(jī)，選擇這種單片機(jī)不僅大大縮短開(kāi)發(fā)周期， 還也降低了上手難度，而且性價(jià)比更高。
2．基于FOC 算法的PMSM控制 設(shè)計(jì)選取 STM32 作為控制核心芯片，針對(duì) PMSM 的控制采用了 FOC+SVPWM 控 制算法。FOC(矢量控制)的應(yīng)用使得交流 PMSM 具有直流電機(jī)一樣的特性，解決了交流 電機(jī)強(qiáng)耦合、非線性的問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)PMSM電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán) 的控制。
矢量控制的實(shí)質(zhì)是坐標(biāo)變換，即將PMSM三相定子電流I a 、I b 經(jīng)過(guò)Clarke3/2 變換成 兩相靜止坐標(biāo)系中的Iα 、Iβ ，再經(jīng)過(guò)Park 變換得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的I d 、I q 。通常在 控制時(shí)令 I d =0，實(shí)現(xiàn)定子繞組與 d 軸
的完全解耦，從而可以很好地控制電磁轉(zhuǎn)矩，這與 永磁直流電機(jī)的控制原理類似。電壓空間矢量控制SVPWM 是根據(jù)逆變器功率開(kāi)關(guān)管的 開(kāi)關(guān)狀態(tài)和導(dǎo)通順序?qū)A形空間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)分成 6 個(gè)扇區(qū)，根據(jù)定子上 Ua、Ub 來(lái)確定當(dāng) 前所處的扇區(qū)，通過(guò)相應(yīng)的控制算法輸出６路 PWM 信號(hào)控制逆變器橋開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和 關(guān)斷時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的調(diào)速控制。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 3.完成本課題所需工作條件（如工具書(shū)、計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)、調(diào)研等）及解決辦法 查閱期刊：
[1]. 燕蘭. 永磁同步電動(dòng)機(jī)PMSM矢量控制系統(tǒng)的研究[J]. 電氣技術(shù) , 2008,(12)
[2].陳先鋒, 舒志兵, 趙英凱. 基于 PMSM 伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及其性能分析[J]. 機(jī) 械與電子 , 2005,(01)
[3].王麗, 吳忠. 基于 Matlab/Simulink 的永磁交流電動(dòng)機(jī)仿真研究[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué) 報(bào) , 2009,(01)
[4]. 智澤英, 韓如成, 潘峰. 基于DSP 的空間矢量PWM控制系統(tǒng)[J]. 太原重型機(jī)械 學(xué)院學(xué)報(bào) , 2004,(04)夏 [5].王立欣, 王宇野, 王豐欣. 基于 DSP 的電動(dòng)車用永磁同步電機(jī)的控制方法[J]. 電 機(jī)與控制學(xué)報(bào) , 2005,(01)
[6].孟彥京，趙廣社，許德玉. 近代交流調(diào)速的技術(shù)狀況與發(fā)展動(dòng)向[J]. 西北輕工業(yè) 學(xué)院學(xué)報(bào) , 1995, (S1)
[7].楊峰, 齊蓉, 蔡文舉. 基于 DSP 的數(shù)字式滑模變結(jié)構(gòu)交流伺服系統(tǒng)研究[J]. 微電 機(jī) , 2007,(03)
[8].張健, 張東亮. 永磁同步電機(jī)數(shù)字交流伺服系統(tǒng)[J]. 微特電機(jī) , 2002,(06)
[9].薛青, 花銀群, 程廣貴, 李健. 基于永磁同步電機(jī)的高性能交流伺服控制系統(tǒng)研 究[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程 , 2009,(01)
[10].高俊山，羅中明，鮑紹宣. 一種新型矢量控制PWM調(diào)速系統(tǒng)[J]. 電機(jī)與控制學(xué) 報(bào) , 1994, (04)
[11].林輝, 劉軍. 基于矢量控制的永磁同步電機(jī)研究[J]. 電機(jī)技術(shù) , 2009,(01)
[12].雷力, 李院生, 易亞軍. 基于 TMS320F2812 的雙軸交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng) 設(shè)計(jì)[J]. 伺服控制 , 2009,(02)
參考文獻(xiàn)：
[1].陳伯時(shí),陳敏遜. 交流調(diào)速系統(tǒng)(第2 版)
[M]. 北京：
機(jī)械工業(yè)出版社, 2005.4 [2].王成元,夏加寬,孫宜標(biāo). 現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù)
[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.1 [3].李永東. 交流電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)
[M]．北京：
機(jī)械工業(yè)出版社,2003 [4].李志明,張遇杰等. 同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)[M]. 北京：
機(jī)械工業(yè)出版社, 1996.1 [5].孫健. 無(wú)速度傳感器永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)[D]. 清華大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位 論文, 2006 [6].李杰. 高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題研究[D]. 西安理工大學(xué)博士學(xué)位 論文, 2006 [7].劉軍鋒.定子磁場(chǎng)定向無(wú)速度傳感器系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)[D].華中科技大學(xué)博士學(xué)位 論文, 2005 [8].李寧. 基于 MDK 的 STM32 處理器開(kāi)發(fā)應(yīng)用[M]. 北京：
北京航空航天大學(xué)出版 社, 2008. [9].王永虹,徐煒,郝立平.STM32系列
ARM Cortex-M3微控制器原理與實(shí)踐[M]. 北京：
北京航空航天大學(xué)出版社, 2008. 課題研究的進(jìn)程安排和預(yù)期結(jié)果：
1．進(jìn)程安排 （1）開(kāi)學(xué)前3 周，查閱文獻(xiàn)，完成外文翻譯，文獻(xiàn)綜述，開(kāi)題報(bào)告。
�。�2）在3-4 周，深入學(xué)習(xí)FOC控制原理，以及怎樣控制PMSM電機(jī)調(diào)速，熟悉STM32 的基本編程與應(yīng)用。
�。�3）在 5-14 周，搭建控制系統(tǒng)，并完成調(diào)試，在搭建的控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì) 建模實(shí)驗(yàn)方案，建立電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行仿真，最后在電機(jī)上實(shí)現(xiàn)。
�。�4）在15 周前，完成畢業(yè)論文，同時(shí)準(zhǔn)備好畢業(yè)答辯PPT。
�。�5）在16 周進(jìn)行成功演示和畢業(yè)答辯。
1．預(yù)期結(jié)果 仿真與實(shí)驗(yàn)用的控制算法simulink 圖 。
利用Matlab/simulink 仿真電機(jī)閉環(huán)控制的結(jié)果曲線。
電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)時(shí)的運(yùn)行結(jié)果曲線（包括輸入、輸出、誤差、控制信號(hào)）。 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 指導(dǎo)教師意見(jiàn)：（對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)、對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的預(yù)測(cè)，并 明確是否可以開(kāi)題)
指導(dǎo)教師（簽字)
年 月 日 系審查意見(jiàn)：
系主任（簽字)
年 月 日
【開(kāi)題報(bào)告指導(dǎo)老師的意見(jiàn)樣例】相關(guān)文章：
開(kāi)題報(bào)告指導(dǎo)老師意見(jiàn)11-13
開(kāi)題報(bào)告指導(dǎo)老師意見(jiàn)05-27
開(kāi)題報(bào)告指導(dǎo)老師的意見(jiàn)06-07
開(kāi)題報(bào)告指導(dǎo)老師意見(jiàn)05-27
開(kāi)題報(bào)告指導(dǎo)老師意見(jiàn)集合05-11
畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告指導(dǎo)老師意見(jiàn)04-01
畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告指導(dǎo)老師意見(jiàn)04-01
開(kāi)題報(bào)告指導(dǎo)老師意見(jiàn)集合【15篇】07-22