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跑步机用直流无刷电机控制系统的设计
资料介绍
近年来，随着人民生活水平的提高和健身意识的增强，电动跑步机作为一种重要的健身器材得到较为广泛的应用。传统的跑步机驱动系统采用永磁直流有刷电机作为驱动电机，但存在一些缺点，即存在机械换向器和电刷从而导致电机容量有限、噪声大且可靠性不高。随着电力电子技术和微控制技术的迅速发展而成熟起来的直流无刷电动机（Brushless DC Motor，简称BLDCM）具有体积小、重量轻、效率高、噪声低、容最大且可靠性高等优点，因此用直流无刷电动机作为跑步机驱动电机具有很大的研究价值。本文以内置位置传感器的直流无刷电动机为控制对象，提出基于FPGA芯片E印IC20F400C7的直流无刷电动机调速系统设计方案。采用FPGA芯片进行调速系统的设计，能够简化系统结构、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。
其次，本文以直流无刷电机一些主要公式为基础，建立电机数学模型并用MATLAB对电机调速系统进行仿真分析。
接下来，提出了直流无刷电动机转速和电流双闭环数字化控制方案，以EPIC20F400C7为处理器，功率电路采用三相桥式驱动器，并用高速光电耦合隔离芯片HCPL3120对PWM输出信号实现光电隔离。设计了控制电路和驱动电路。整个系统的硬件设计采取了很多EMC措施，增强系统的可靠性。
然后，在系统的硬件设计的基础上，应用硬件描述语言Verilog HDL进行软件程序编写。软件程序由各个模块组成。主程序完成芯片初始化、中断初始化和各个子模块的初始化等功能，中断服务程序主要完成换相、转速和电流的检测与调节等功能。
最后，在理论分析的基础上进行实验以及实验结果分析。实验结果证明了系统的可靠性。
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