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開題報告指導(dǎo)老師的意見樣例
開題報告指導(dǎo)老師的意見樣例
1.開題報告作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材 料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作開始后2 周內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及系主任審查后生效。
2.開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔 標準格式（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)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見。
3.學(xué)生查閱資料的參考文獻理工類不得少于10 篇，其它不少于12 篇（不包 括辭典、手冊）。
4.“本課題的目的及意義，國內(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(論文)開題報告 1.本課題的目的及意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 目的及意義：
電機采用稀土永磁直流無刷電機的變頻洗衣機可根據(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。采用直流無刷電機直接驅(qū)動滾筒主軸，省去了常規(guī) 洗衣機皮帶傳動，運行噪音低，變頻洗衣機比常規(guī)洗衣機節(jié)能 50%左右，在節(jié)水方面， 實現(xiàn)水位與洗滌轉(zhuǎn)速相匹配，多段水位自由可調(diào)，用最少水達到最好的洗滌效果。
國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析：
近年來，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 及電機制造工藝水平的逐步提高，交流永磁同步電機以其體積小、結(jié)構(gòu)簡單等特點在工 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)計高精度、 高性能的永磁同步電機成為現(xiàn)代電伺服驅(qū)動系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。
我國驅(qū)動電機及其控制器存在的主要問題：(1)電機原材料、控制器核心部件研發(fā)能 力較弱，依賴進口，如硅鋼片、電機高速軸承、位置／轉(zhuǎn)速傳感器、IGBT 模塊等。進口 產(chǎn)品成本高，影響電機系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化。(2)我國變頻洗衣機電機的機電集成水平與國外差距 較大。控制器集成度較低，體積、重量相對偏大。
(3)現(xiàn)階段國家出臺的家用電器驅(qū)動電 機系統(tǒng)標準較少，且不完善。如：不同類型電機系統(tǒng)采用同一檢測標準，缺乏可靠性、 耐久性評價方法等。
電機及控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢如下：(1)電機本體永磁化：永磁電機具有高轉(zhuǎn)矩密度、 高功率密度、高效率、高可靠性等優(yōu)點。我國具有世界最為豐富的稀土資源，因此高性 能永磁電機是我國驅(qū)動電機的重要發(fā)展方向。(2)電機控制數(shù)字化：專用芯片及數(shù)字信號 處理器的出現(xiàn)，促進了電機控制器的數(shù)字化，提高了電機系統(tǒng)的控制精度，有效減小了 系統(tǒng)體積。
(3)電機系統(tǒng)集成化：通過機電集成（電機與發(fā)動機集成或電機與變速箱集成)
和控制器集成，有利于減小驅(qū)動系統(tǒng)的重量和體積，可有效降低系統(tǒng)制造成本。
最早對永磁同步電機的研究主要集中在固定頻率供電的永磁同步電機運行特性方 面，尤其是對穩(wěn)態(tài)特性和直接起動性能方面的研究。從80 年代開始，國外開始對逆變器 供電的永磁同步電動機進行研究。逆變器供電的永磁同步電機與直接起動的永磁同步電 機的結(jié)構(gòu)基本相同，但在大多數(shù)情況下無阻尼繞組。無阻尼繞組可以防止永磁材料溫度 上升，使電機力矩慣量比上升，電機脈動力
矩降低等優(yōu)點。在逆變器供電情況下，永磁 同步電機的原有特性將會受到影響，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 機相比有不同的特點。G.R.Slemon 等人針對調(diào)速系統(tǒng)快速動態(tài)性能和高效率的要求，提 出了現(xiàn)代永磁同步電機的設(shè)計方法，設(shè)計出了高效率、高力矩慣量比、高能量密度的永 磁同步電動機，使永磁同步電動機伺服驅(qū)動性能得到了提高。D.Nuanin 等研制了一種永 磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)，采用 16 位單片機8097 作為控制器，實現(xiàn)高精度、高動態(tài) 響應(yīng)的全數(shù)字控制。永磁同步電動機矢量控制系統(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)簡單、性能良好，對被控制對象參數(shù)變化不敏感等優(yōu)點。N.Matsui， J.H.1ang 等人將自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用于永磁同步電動機調(diào)速系統(tǒng)。仿真和實驗結(jié)果表明， 自適應(yīng)控制技術(shù)能夠使調(diào)速系統(tǒng)在電動機參數(shù)發(fā)生變化時保持良好的性能。通過對電動 機參數(shù)變化進行在線辨識，并運用辨識的參數(shù)對調(diào)速系統(tǒng)進行控制，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)在電氣傳動領(lǐng)域的應(yīng)用，并取得了 很好的研究成果。與此同時，國外一些著名的公司，如日本的FANUC、安川、富士通、 松下，美國的AB 公司、科爾摩根公司，德國的西門子公司，法國的BBC 公司、韓國三 星公司等不斷推出交流伺服驅(qū)動產(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)字化正在快速地進行著。天津大 學(xué)、華中科技大學(xué)、沈陽工業(yè)大學(xué)等研究了單片機或DSP 構(gòu)成的全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)， 采用預(yù)測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)。在國外各大公司相繼推出相關(guān)產(chǎn)品后，我國的高校和科研 院所也開始研究并推出交流伺服系統(tǒng)，如華中理工大學(xué)、北京機床研究所、西安微電動 機研究所、中科院沈陽自動化研究所、蘭州電動機廠等。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)動裝置，由高原數(shù)控煙臺公司生產(chǎn)的GY 一2000 系列數(shù)字化交流伺服驅(qū)動器在我國的高精度數(shù)控伺服驅(qū)動行業(yè)已經(jīng)打開局面，打破了外 國公司壟斷的格局,開創(chuàng)了民族品牌新紀元。
目前我國在變頻洗衣機永磁電機的發(fā)展現(xiàn)狀：(1)永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)已形成了一 定的研發(fā)和生產(chǎn)能力，開發(fā)了不同系列產(chǎn)品，可應(yīng)用于各類變頻洗衣機；產(chǎn)品部分技術(shù) 指標接近國際先進水平，但總體水平與國外仍有一定差距；基本具備永磁同步電機集成 化設(shè)計能力；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)動電機 系統(tǒng)專用生產(chǎn)線。(2)電機控制器關(guān)鍵部件電機控制器用位置／轉(zhuǎn)速傳感器多為旋轉(zhuǎn)變壓 器，目前基本采用進口產(chǎn)品，我國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、可靠性與國外仍有差距。IGBT 基本依賴進口，價格昂貴，國產(chǎn)車用IGBT 尚處于 研究階段。
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 2.本課題的任務(wù)、重點內(nèi)容、實現(xiàn)途徑 設(shè)計任務(wù)要求：
1．PMSM電機調(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．電機緊急保護功能； 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：負載轉(zhuǎn)矩變化時（±20%額定轉(zhuǎn)矩），轉(zhuǎn)速誤差小于2%； 6．撰寫畢業(yè)設(shè)計報告（論文）。
重點內(nèi)容：
1．了解ARM的基礎(chǔ)知識，掌握STM32 基本編程與應(yīng)用； 2．理解PMSM電機磁場定向控制(FOC)調(diào)速系統(tǒng)硬件電路； 3．編寫程序?qū)崿F(xiàn)PMSM電機FOC 調(diào)
速控制； 4．PMSM電機變頻調(diào)速系統(tǒng)指標測試。
5．運用Matlab/simulink 軟件建立一個初級的永磁同步電機的控制系統(tǒng)，包括硬件和 軟件部分并進行仿真實驗。
實現(xiàn)途徑：
課題所涉及的PMSM無刷電動機及驅(qū)動控制系統(tǒng)，由高性能永磁直流無刷電動機、 微控制器(MCU)、位置傳感器、驅(qū)動電路、智能功率模塊(IPM)、保護電路等硬件和智能 控制軟件等組成。
1．控制器選擇 本次設(shè)計用STM32F10x 32 位單片機和DSP 型號為TMS320F2812 芯片做對比，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，其豐富的電機庫函數(shù)降低了 研發(fā)周期。其特點如下：
（1）可以選擇采用固件庫開發(fā)，不必接觸底層寄存器，大大縮短開發(fā)周期，降低上 手難度。
（2）性價比高，32 位的控制器有著接近于16 位甚至高端8 位控制器的價格。
�。�3）選型簡單，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）全系列腳對腳、外設(shè)及軟件的高度兼容性，給您帶來全方位的靈活性。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)用升級到需要更多存儲空間/或精簡到 使用更少存儲空間/或改用不同的封裝 （5）多達8 個16 位定時器，每個定時器有多達 4 個用于輸入捕獲/輸出比較/PWM 或脈沖計數(shù)的通道和增量編碼器輸入 2.使用的DSP 型號為TMS320F2812，DSP 芯片主要用于實時，快速地實現(xiàn)各種復(fù)雜 的數(shù)字信號處理算法，除具備通用微處理器的高速運算和控制功能外，針對高速數(shù)據(jù)傳 輸、密集數(shù)據(jù)運算、實時數(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)計等 方面都做了專門設(shè)計。概括起來，DSP 芯片的主要特點如下：
�。�1）快速的指令周期，支持在一個指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法運算； （2）采用改進的哈佛總線結(jié)構(gòu)，可以同時完成獲取指令和數(shù)據(jù)讀取操作；
（3）片內(nèi)具有快速RAM，可通過獨立的總線對多個存儲器塊并行訪問； （4）硬件支持開銷或無開銷的循環(huán)及跳轉(zhuǎn)指令，使得FFT、卷積等運算速度大大提高；
�。�5）快速的中斷處理和硬件I/O 支持，保證了實時響應(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，簡化了系統(tǒng)硬件設(shè)計。
通過上述兩種芯片的分析對比，再結(jié)合本次設(shè)計所需的一些實際要求，選擇了以 Cortex-M3 為內(nèi)核的STM32F10x 32 位單片機，選擇這種單片機不僅大大縮短開發(fā)周期， 還也降低了上手難度，而且性價比更高。
2．基于FOC 算法的PMSM控制 設(shè)計選取 STM32 作為控制核心芯片，針對 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 具有直流電機一樣的特性，解決了交流 電機強耦合、非線性的問題，提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能，實現(xiàn)對PMSM電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán) 的控制。
矢量控制的實質(zhì)是坐標變換，即將PMSM三相定子電流I a 、I b 經(jīng)過Clarke3/2 變換成 兩相靜止坐標系中的Iα 、Iβ ，再經(jīng)過Park 變換得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系中的I d 、I q 。通常在 控制時令 I d =0，實現(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)逆變器功率開關(guān)管的 開關(guān)狀態(tài)和導(dǎo)通順序?qū)A形空間旋轉(zhuǎn)磁場分成 6 個扇區(qū)，根據(jù)定子上 Ua、Ub 來確定當 前所處的扇區(qū)，通過相應(yīng)的控制算法輸出６路 PWM 信號控制逆變器橋開關(guān)管的導(dǎo)通和 關(guān)斷時間，實現(xiàn)對電機的調(diào)速控制。
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 3.完成本課題所需工作條件（如工具書、計算機、實驗、調(diào)研等）及解決辦法 查閱期刊：
[1]. 燕蘭. 永磁同步電動機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 械與電子 , 2005,(01)
[3].王麗, 吳忠. 基于 Matlab/Simulink 的永磁交流電動機仿真研究[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué) 報 , 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]. 太原重型機械 學(xué)院學(xué)報 , 2004,(04)夏 [5].王立欣, 王宇野, 王豐欣. 基于 DSP 的電動車用永磁同步電機的控制方法[J]. 電 機與控制學(xué)報 , 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)展動向[J]. 西北輕工業(yè) 學(xué)院學(xué)報 , 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 , 2007,(03)
[8].張健, 張東亮. 永磁同步電機數(shù)字交流伺服系統(tǒng)[J]. 微特電機 , 2002,(06)
[9].薛青, 花銀群, 程廣貴, 李健. 基于永磁同步電機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]. 電機與控制學(xué) 報 , 1994, (04)
[11].林輝, 劉軍. 基于矢量控制的永磁同步電機研究[J]. 電機技術(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伺服系統(tǒng) 設(shè)計[J]. 伺服控制 , 2009,(02)
開題報告指導(dǎo)老師意見樣例
1.開題報告作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材 料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作開始后2 周內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及系主任審查后生效。
2.開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔 標準格式（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)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見。
3.學(xué)生查閱資料的參考文獻理工類不得少于10 篇，其它不少于12 篇（不包 括辭典、手冊）。
4.“本課題的目的及意義，國內(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(論文)開題報告 1.本課題的目的及意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 目的及意義：
電機采用稀土永磁直流無刷電機的變頻洗衣機可根據(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。采用直流無刷電機直接驅(qū)動滾筒主軸，省去了常規(guī) 洗衣機皮帶傳動，運行噪音低，變頻洗衣機比常規(guī)洗衣機節(jié)能 50%左右，在節(jié)水方面， 實現(xiàn)水位與洗滌轉(zhuǎn)速相匹配，多段水位自由可調(diào)，用最少水達到最好的洗滌效果。
國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析：
近年來，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 及電機制造工藝水平的逐步提高，交流永磁同步電機以其體積小、結(jié)構(gòu)簡單等特點在工 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)計高精度、 高性能的永磁同步電機成為現(xiàn)代電伺服驅(qū)動系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。
我國驅(qū)動電機及其控制器存在的主要問題：(1)電機原材料、控制器核心部件研發(fā)能 力較弱，依賴進口，如硅鋼片、電機高速軸承、位置／轉(zhuǎn)速傳感器、IGBT 模塊等。進口 產(chǎn)品成本高，影響電機系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化。(2)我國變頻洗衣機電機的機電集成水平與國外差距 較大�？刂破骷啥容^低，體積、重量相對偏大。
(3)現(xiàn)階段國家出臺的家用電器驅(qū)動電 機系統(tǒng)標準較少，且不完善。如：不同類型電機系統(tǒng)采用同一檢測標準，缺乏可靠性、 耐久性評價方法等。
電機及控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢如下：(1)電機本體永磁化：永磁電機具有高轉(zhuǎn)矩密度、 高功率密度、高效率、高可靠性等優(yōu)點。我國具有世界最為豐富的稀土資源，因此高性 能永磁電機是我國驅(qū)動電機的重要發(fā)展方向。(2)電機控制數(shù)字化：專用芯片及數(shù)字信號 處理器的出現(xiàn)，促進了電機控制器的數(shù)字化，提高了電機系統(tǒng)的控制精度，有效減小了 系統(tǒng)體積。
(3)電機系統(tǒng)集成化：通過機電集成（電機與發(fā)動機集成或電機與變速箱集成)
和控制器集成，有利于減小驅(qū)動系統(tǒng)的重量和體積，可有效降低系統(tǒng)制造成本。
最早對永磁同步電機的研究主要集中在固定頻率供電的永磁同步電機運行特性方 面，尤其是對穩(wěn)態(tài)特性和直接起動性能方面的研究。從80 年代開始，國外開始對逆變器 供電的永磁同步電動機進行研究。逆變器供電的永磁同步電機與直接起動的永磁同步電 機的結(jié)構(gòu)基本相同，但在大多數(shù)情況下無阻尼繞組。無阻尼繞組可以防止永磁材料溫度 上升，使電機力矩慣量比上升，電機脈動力
矩降低等優(yōu)點。在逆變器供電情況下，永磁 同步電機的原有特性將會受到影響，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 機相比有不同的特點。G.R.Slemon 等人針對調(diào)速系統(tǒng)快速動態(tài)性能和高效率的要求，提 出了現(xiàn)代永磁同步電機的設(shè)計方法，設(shè)計出了高效率、高力矩慣量比、高能量密度的永 磁同步電動機，使永磁同步電動機伺服驅(qū)動性能得到了提高。D.Nuanin 等研制了一種永 磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)，采用 16 位單片機8097 作為控制器，實現(xiàn)高精度、高動態(tài) 響應(yīng)的全數(shù)字控制。永磁同步電動機矢量控制系統(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)簡單、性能良好，對被控制對象參數(shù)變化不敏感等優(yōu)點。N.Matsui， J.H.1ang 等人將自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用于永磁同步電動機調(diào)速系統(tǒng)。仿真和實驗結(jié)果表明， 自適應(yīng)控制技術(shù)能夠使調(diào)速系統(tǒng)在電動機參數(shù)發(fā)生變化時保持良好的性能。通過對電動 機參數(shù)變化進行在線辨識，并運用辨識的參數(shù)對調(diào)速系統(tǒng)進行控制，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)在電氣傳動領(lǐng)域的應(yīng)用，并取得了 很好的研究成果。與此同時，國外一些著名的公司，如日本的FANUC、安川、富士通、 松下，美國的AB 公司、科爾摩根公司，德國的西門子公司，法國的BBC 公司、韓國三 星公司等不斷推出交流伺服驅(qū)動產(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)字化正在快速地進行著。天津大 學(xué)、華中科技大學(xué)、沈陽工業(yè)大學(xué)等研究了單片機或DSP 構(gòu)成的全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)， 采用預(yù)測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)。在國外各大公司相繼推出相關(guān)產(chǎn)品后，我國的高校和科研 院所也開始研究并推出交流伺服系統(tǒng)，如華中理工大學(xué)、北京機床研究所、西安微電動 機研究所、中科院沈陽自動化研究所、蘭州電動機廠等。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)動裝置，由高原數(shù)控煙臺公司生產(chǎn)的GY 一2000 系列數(shù)字化交流伺服驅(qū)動器在我國的高精度數(shù)控伺服驅(qū)動行業(yè)已經(jīng)打開局面，打破了外 國公司壟斷的格局,開創(chuàng)了民族品牌新紀元。
目前我國在變頻洗衣機永磁電機的發(fā)展現(xiàn)狀：(1)永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)已形成了一 定的研發(fā)和生產(chǎn)能力，開發(fā)了不同系列產(chǎn)品，可應(yīng)用于各類變頻洗衣機；產(chǎn)品部分技術(shù) 指標接近國際先進水平，但總體水平與國外仍有一定差距；基本具備永磁同步電機集成 化設(shè)計能力；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)動電機 系統(tǒng)專用生產(chǎn)線。(2)電機控制器關(guān)鍵部件電機控制器用位置／轉(zhuǎn)速傳感器多為旋轉(zhuǎn)變壓 器，目前基本采用進口產(chǎn)品，我國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、可靠性與國外仍有差距。IGBT 基本依賴進口，價格昂貴，國產(chǎn)車用IGBT 尚處于 研究階段。
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 2.本課題的任務(wù)、重點內(nèi)容、實現(xiàn)途徑 設(shè)計任務(wù)要求：
1．PMSM電機調(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．電機緊急保護功能； 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：負載轉(zhuǎn)矩變化時（±20%額定轉(zhuǎn)矩），轉(zhuǎn)速誤差小于2%； 6．撰寫畢業(yè)設(shè)計報告（論文）。
重點內(nèi)容：
1．了解ARM的基礎(chǔ)知識，掌握STM32 基本編程與應(yīng)用； 2．理解PMSM電機磁場定向控制(FOC)調(diào)速系統(tǒng)硬件電路； 3．編寫程序?qū)崿F(xiàn)PMSM電機FOC 調(diào)
速控制； 4．PMSM電機變頻調(diào)速系統(tǒng)指標測試。
5．運用Matlab/simulink 軟件建立一個初級的永磁同步電機的控制系統(tǒng)，包括硬件和 軟件部分并進行仿真實驗。
實現(xiàn)途徑：
課題所涉及的PMSM無刷電動機及驅(qū)動控制系統(tǒng)，由高性能永磁直流無刷電動機、 微控制器(MCU)、位置傳感器、驅(qū)動電路、智能功率模塊(IPM)、保護電路等硬件和智能 控制軟件等組成。
1．控制器選擇 本次設(shè)計用STM32F10x 32 位單片機和DSP 型號為TMS320F2812 芯片做對比，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，其豐富的電機庫函數(shù)降低了 研發(fā)周期。其特點如下：
�。�1）可以選擇采用固件庫開發(fā)，不必接觸底層寄存器，大大縮短開發(fā)周期，降低上 手難度。
�。�2）性價比高，32 位的控制器有著接近于16 位甚至高端8 位控制器的價格。
�。�3）選型簡單，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）全系列腳對腳、外設(shè)及軟件的高度兼容性，給您帶來全方位的靈活性。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)用升級到需要更多存儲空間/或精簡到 使用更少存儲空間/或改用不同的封裝 （5）多達8 個16 位定時器，每個定時器有多達 4 個用于輸入捕獲/輸出比較/PWM 或脈沖計數(shù)的通道和增量編碼器輸入 2.使用的DSP 型號為TMS320F2812，DSP 芯片主要用于實時，快速地實現(xiàn)各種復(fù)雜 的數(shù)字信號處理算法，除具備通用微處理器的高速運算和控制功能外，針對高速數(shù)據(jù)傳 輸、密集數(shù)據(jù)運算、實時數(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)計等 方面都做了專門設(shè)計。概括起來，DSP 芯片的主要特點如下：
�。�1）快速的指令周期，支持在一個指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法運算； （2）采用改進的哈佛總線結(jié)構(gòu)，可以同時完成獲取指令和數(shù)據(jù)讀取操作；
�。�3）片內(nèi)具有快速RAM，可通過獨立的總線對多個存儲器塊并行訪問； （4）硬件支持開銷或無開銷的循環(huán)及跳轉(zhuǎn)指令，使得FFT、卷積等運算速度大大提高；
�。�5）快速的中斷處理和硬件I/O 支持，保證了實時響應(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，簡化了系統(tǒng)硬件設(shè)計。
通過上述兩種芯片的分析對比，再結(jié)合本次設(shè)計所需的一些實際要求，選擇了以 Cortex-M3 為內(nèi)核的STM32F10x 32 位單片機，選擇這種單片機不僅大大縮短開發(fā)周期， 還也降低了上手難度，而且性價比更高。
2．基于FOC 算法的PMSM控制 設(shè)計選取 STM32 作為控制核心芯片，針對 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 具有直流電機一樣的特性，解決了交流 電機強耦合、非線性的問題，提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能，實現(xiàn)對PMSM電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán) 的控制。
矢量控制的實質(zhì)是坐標變換，即將PMSM三相定子電流I a 、I b 經(jīng)過Clarke3/2 變換成 兩相靜止坐標系中的Iα 、Iβ ，再經(jīng)過Park 變換得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系中的I d 、I q 。通常在 控制時令 I d =0，實現(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)逆變器功率開關(guān)管的 開關(guān)狀態(tài)和導(dǎo)通順序?qū)A形空間旋轉(zhuǎn)磁場分成 6 個扇區(qū)，根據(jù)定子上 Ua、Ub 來確定當 前所處的扇區(qū)，通過相應(yīng)的控制算法輸出６路 PWM 信號控制逆變器橋開關(guān)管的導(dǎo)通和 關(guān)斷時間，實現(xiàn)對電機的調(diào)速控制。
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 3.完成本課題所需工作條件（如工具書、計算機、實驗、調(diào)研等）及解決辦法 查閱期刊：
[1]. 燕蘭. 永磁同步電動機PMSM矢量控制系統(tǒng)的研究[J]. 電氣技術(shù) , 2008,(12)
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[3].王麗, 吳忠. 基于 Matlab/Simulink 的永磁交流電動機仿真研究[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué) 報 , 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]. 太原重型機械 學(xué)院學(xué)報 , 2004,(04)夏 [5].王立欣, 王宇野, 王豐欣. 基于 DSP 的電動車用永磁同步電機的控制方法[J]. 電 機與控制學(xué)報 , 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)展動向[J]. 西北輕工業(yè) 學(xué)院學(xué)報 , 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 , 2007,(03)
[8].張健, 張東亮. 永磁同步電機數(shù)字交流伺服系統(tǒng)[J]. 微特電機 , 2002,(06)
[9].薛青, 花銀群, 程廣貴, 李健. 基于永磁同步電機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)
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機械工業(yè)出版社, 1996.1 [5].孫健. 無速度傳感器永磁同步電機控制系統(tǒng)的開發(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.定子磁場定向無速度傳感器系統(tǒng)研究與開發(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微控制器原理與實踐[M]. 北京：
北京航空航天大學(xué)出版社, 2008. 課題研究的進程安排和預(yù)期結(jié)果：
1．進程安排 （1）開學(xué)前3 周，查閱文獻，完成外文翻譯，文獻綜述，開題報告。
�。�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 建模實驗方案，建立電機的數(shù)學(xué)模型，并進行仿真，最后在電機上實現(xiàn)。
�。�4）在15 周前，完成畢業(yè)論文，同時準備好畢業(yè)答辯PPT。
�。�5）在16 周進行成功演示和畢業(yè)答辯。
1．預(yù)期結(jié)果 仿真與實驗用的控制算法simulink 圖 。
利用Matlab/simulink 仿真電機閉環(huán)控制的結(jié)果曲線。
電機控制實現(xiàn)時的運行結(jié)果曲線（包括輸入、輸出、誤差、控制信號）。 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 指導(dǎo)教師意見：（對本課題的深度、廣度及工作量的意見、對設(shè)計結(jié)果的預(yù)測，并 明確是否可以開題)
指導(dǎo)教師（簽字)
年 月 日 系審查意見：
系主任（簽字)
年 月 日
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