针对转速反馈电机控制系统中实际转速与期望转速存在偏差无法绝对消除,造成电机转过的角度误差会随时间累积的问题,提出了一种相位/转速混合控制结构。在转速环路基础上增加了相位环路,通过外部输入一个频率稳定的参考方波信号,由混合环路控制电机转速,达到期望值。同时控制电机转过的角度时刻,跟踪参考方波信号的相位,与其保持同步锁定,从而保证电机转过的角度误差不再随时间累积。具体分析了混合控制结构的设计原理,并通过搭建工程实物电机系统进行验证。在参考方波信号频率为100 Hz的情况下,系统达到的技术指标为：稳定时间≤2 s,稳态时转速精度为6 000±10 r/m,相位差≤±50 μs。

近些年来由于连续变焦等新型伺服控制技术在红外成像中的应用, 对于直线位置伺服控制系统的要求日益增高, 提高其控制速度与控制精度已经成为当前一个热门课题。在直流电机伺服控制系统中, 由于被控对象的非线性以及不确定性, 传统 PID(Proportion Integral Differential)控制在应对不同的工况变化时, 其参数调整不及时, 自适应能力差。针对这种情况, 本文提出一种智能 PID控制策略, 将前馈与模糊 PID结合起来形成复合智能控制, 通过仿真实验进行验证, 证明了此控制策略具有响应速度快、超调量小、自适应能力强的特点。为直流电机伺服控制系统的设计提供一定的参考。

为了更准确地预测磁悬浮控制力矩陀螺中高速电机工作时的温升, 需要计算电机绕组涡流损耗和对陀螺进行热分析。本文以最大角动量200 N·m·s, 额定转速12 000 r/min的磁悬浮控制力矩陀螺为研究对象, 首先分析了电机绕组涡流产生原理, 采用了一种解析法和有限元法结合的方法, 推导并计算了高速电机绕组涡流损耗。然后, 建立了陀螺三维有限元模型, 在已知陀螺各部件损耗的基础上进行了热分析, 得到了温度仿真分布。最后, 设计了陀螺样机温升实验进行验证。仿真分析得知高速电机定子温度最高, 定子绕组温度为40.3 ℃。温升实验测得电机定子温度为41.6 ℃, 与理论值误差为3.1%。这相比未考虑绕组涡流损耗时的热分析, 精度提高了3.7%。考虑了绕组涡流损耗的热分析预测温升更加准确, 这对于优化磁悬浮控制力矩陀螺的热设计有重要意义。

为了实现对无刷直流电机的精确控制, 设计了一种以高性能的数字信号处理器TMS320F28335为核心的调速控制系统。重点设计了系统的硬件部分, 对软件也做了相应的介绍并绘制了的流程图。该系统结构简单, 能有效的实现对无刷直流电机的调速控制。

针对一种小型无刷直流电机进行驱动电路设计, 首先分析无刷直流电机的工作原理, 其次论述基于DSP的无刷直流电机PWM调控相关器件的参数确认, 研制了驱动控制电路。通过对电路的调压、调频测试, 结果验证了所制作的驱动电路的电压、调频控制方案有效性和可行性。

为了实现机械相控阵列天线的波束扫描，采用微型直流电机驱动螺旋天线单元转动来达到预定的辐射相位，研究了一种基于单片FPGA的多轴直流电机控制系统。采用IP设计思想，直流电机的位置控制用纯硬件逻辑电路的形式(直流电机控制IP核)实现，总线通信及轨迹计算由同一芯片上的微处理器(Nios II软核)软件实现，从而容易构建多轴直流电机控制的片上系统。利用Verilog硬件描述语言，设计了一种高性能直流电机控制IP核，并进行了仿真验证。为了验证该IP核的复用性，构建了一个56轴直流电机控制的片上系统。实验结果表明，此系统可对各个直流电机实现快速精确控制，每轴的运动相互独立，并且控制参数在线可编程，控制一致性满足系统设计要求。基于这种方式构建的系统，扩展方便、可移植性高、具有较好的适用性，已在某相控阵列天线中得到了应用。

综合考虑现有无刷直流力矩电机波动力矩动静态测量方法的不足， 提出了一种精确测量力矩电机波动力矩的方法。分析了力矩电机波动力矩经典测量方法的误差来源，根据力矩电机分体式的结构特点和可以长期堵转的性能特点,提出了采用电机定子相对转子旋转测量波动力矩的方法。在力矩电机转子堵转的状态下，通过外力旋转定子，测量电机堵转力矩的波动值，从而有效减少测量过程中惯性力矩和摩擦力矩引入的误差。根据提出的测量方法搭建了一套波动力矩测量装置，使用蜗轮蜗杆机构实现了定转子的相对旋转，并对测量装置进行了校准实验。实验结果表明，对于量程为0~1 Nm的装置，其测量准确度可达0.3%，线性度为0.1%，基本满足无刷直流力矩电机对波动力矩测量的精度要求。