基于STM32单片机的电机转速检测装置设计

基于STM32单片机的电机转速检测装置设计摘要无刷直流电机的速度性能是电动汽车驱动系统中必须考虑的重要组成部分。本研究旨在通过无刷直流电机的数学建模和优化获得传递函数，以获得高瞬态响应。本研究中使用的方法是识别系统参数，然后使用自回归外生(ARX)多项式模型的结构对其进行建模。同时，为了获得高瞬态响应性能，使用混合智能控制器进行优化。实验结果表明，使用蝙蝠方法的优化过程产生了最有利的瞬态响应。比例增(Kp)、积分增益(Ki)和微分增益(Kd)的值分别定为31.2685、7.737和-1.1934。在本次研究中，最小频率值6381934.619，此外环系统在稳定性方面表现出稳定的行为1。关键词：速度；高瞬态；蝙蝠方法ABSTRACTThe speed performance of brushless DC motors is an important component thatmust be considered in the drive system of electric vehicles.This study aims to obtainthe transfer function through the mathematical modeling and optimization of brushlessDC motors to achieve high transient response.The method used in this study is toidentify the system parameters and then model them using the structure of theautoregressive exogenous (ARX)polynomial model.At the same time,to achievehigh transient response performance,a hybrid intelligent controller is used foroptimization.The experimental results show that the optimization process using thebat algorithm produced the most favorable transient response.The values of theproportional gain (Kp),integral gain (Ki),and derivative gain (Kd)were set to31.2685,7.737,and-1.1934,respectively.In this study,the minimum frequency valuewas 6381934.619,and the outer-loop system exhibited stable behavior in terms ofstability.Key words:speed;high tansient;bat method目录第1章绪论.....................1.1研究背景与意义.....................1.2国内研究进展.11.3国外研究进展2第2章研究目标与内容.32.1常见电机转速检测基本原理32.2硬件设计42.2.1元件清单.42.2.2元件功能52.2.3原理图和PCB图.142.3软件设计.…162.3.1程序逻辑设计.16第3章系统调试与分析193.1硬件调试…193.2软件调试19总结.20参考文献.21第1章绪论1.1研究背景与意义在工业生产中，许多生产设备的运行速度需要精确控制。例如，在自动化流水线上，输送带电机的转速直接关系着产品的输送速度和生产效率。如果电机转速不稳定，可能导致产品在生产过程中面临堆积或间距不均匀等问题，影响后续加工工序的正常进行四。通过对电机转速的实时检测，可以及时调整电机的运行状态，确保生产过程的稳定性和一致性。对于一些高精度加工设备，如数控机床主轴电机和进给电机的转速精度直接影响加工零件的尺寸精度和表面质量。精确的转速检测能够保证刀具按照预定的速度切削材料，避免因转速波动而产生的加工误差，提高产品的加工精度和质量。在智能家居系统中，各种家电设备如空调、洗衣机、冰箱等都配备了电机。以空调为例，其压缩机电机的转速根据室内温度和设定温度的差异进行自动调节。准确的转速检测可以使压缩机电机在不同工况下以最优的转速运行，既能快速达到设定温度，又能在温度稳定后降低功耗，实现节能运行]。现代化智能家电技术不断革新，在此背景下，洗衣机电机转速检测技术就成为提升用户体验和设备能效的关键部分。这项技术依靠高精度传感器和智能算法一起发挥作用，可以及时监测并分析衣物重量，材质特点以及洗涤时的动态负载变化，然后自动调整到合适的洗涤模式和电机转速)。STEAM32电机转速检测装置通常会集成高精度的转速传感器，高精度传感器与传统的低精度传感器相比，高精度传感器可以提供更精确的转速数据，减少了测量误差对电机控制的影响。例如，在工业机器人的关节电机控制中，使用基于STEAM32的高精度转速检测装置可以将电机的转速控制精度提高到±1%以内，使得机器人的动作更加精准4。1.2国内研究进展传感器技术创新：国内高校和科研机构把很多精力投到新型传感器的研发上，靠磁电效应的传感器不断改进变强，灵敏度和稳定性更好，可以更精确地把电机的机械运动变成电信号，给转速检测赋予更准的原始数据。研究人员还考察用光纤传感器这些新技术测电机转速，这种传感器抗电磁干扰，耐高温的能力很