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基于快速原型的开关磁阻电机控制系统开发
摘要：
本文介绍了基于快速原型的开关磁阻电机控制系统的开发。该系统采用了三相开关磁阻电机作为试验对象，并实现了其在不同转速下的控制。本文首先介绍了开关磁阻电机的原理和特点，然后给出了控制系统的硬件构成和软件设计，并详细阐述了系统的控制流程。最后，通过实验验证了该系统的控制性能和稳定性。
关键词：开关磁阻电机；原型快速开发；控制系统；稳定性；控制性能
引言：
开关磁阻电机是一种新型的电力驱动设备，具有结构简单、体积小、效率高等优点。然而，其特有的电磁转矩呈现非线性、弱化、不确定性等特点，使得其控制困难，从而限制了其应用范围的拓展。为了克服这些问题，本文基于原型快速开发的思路，设计了一种开关磁阻电机控制系统，并进行了控制性能和稳定性的实验验证。
开关磁阻电机的原理和特点：
开关磁阻电机的原理是在定子上放置一定数量的开关磁阻，由电容器与继电器的组合与磁阻电机旋转产生感应电动势，并由控制系统实现对电机正反转以及其转速的控制。
开关磁阻电机的特点与传统电动机相比，主要表现在两个方面：首先，在转速范围内，其电磁转矩低，具有手摇时的感觉；其次，在高速运转时，它消耗的电力很少，效率远远高于其他电机。
控制系统的硬件构成和软件设计：
为了实现对开关磁阻电机的控制，我们采用了TI公司的C2000系列DSP芯片，并利用Simulink软件建立了相应的模型。同时，我们还搭建了嵌入式实时操作系统（RTOS）。
在硬件方面，我们采用了一台高性能的工作站，用于编程、模块设计和FPGA调试。同时，我们还使用了一些辅助设备，例如万用表、示波器和逻辑分析仪等。
控制系统的控制流程：
控制系统的控制流程主要包括四个环节：控制输入、命令发送、数据处理和电机驱动。其中，控制输入模块将用户的操作指令转化为电控指令，并通过串口发送给嵌入式CPU；命令发送模块将CPU的反馈结果发送给电机控制器，进行实时的测量和反馈；数据处理模块主要负责将CPU反馈的数据进行处理和滤波，保证系统的稳定性；最后，电机驱动模块将处理后的控制信号送给电机控制器，控制电机的正反转以及其速度。
实验结果：
通过针对三相开关磁阻电机进行的实验测试，我们得出了以下结论：
（1）在不同转速下，该控制系统的控制性能稳定可靠，输入/输出波形图表明，它能够实现快速反馈和精准控制电机的转速。
（2）该系统在保证控制性能的同时，能够有效地降低电机的功耗，提高了系统的效率。
（3）该控制系统的设计思路和硬件构成均可为其它电机控制系统提供参考。
结论：
本文基于快速原型开发的思路，设计了一种开关磁阻电机控制系统，并通过实验验证了其控制性能和稳定性。本研究成果能够为开关磁阻电机等新型电动机的控制提供参考。同时，对于电机的实际应用来说，更为重要的是，我们提出了一种提高控制系统效率的控制策略，这对于节约能源和提高能源利用率将发挥重要作用。