1电机的发展状况

为了提高舵机控制系统的控制精度，对于作为执行机构的电机的研究是必要的过程。在永磁材料越来越多的投入使用和电力电子技术不断发展的情况下，直流电机目前的发展方向主要集中在永磁化和无刷化这两个方面[7]。84191

最开始出现的是固态换向直流电机，与现在使用较多的逻辑换向有所区别。之后经过十几年的发展，这类电机不再停留在研究和实验阶段，在德国首次实现了实际运用。BLDCM刚开始只应用在军工技术领域中，随着专用集成电路的出现，带来了电机生产成本的下降，在工业和民用的许多领域中也获得了广泛的运用。不同行业不同部门往往对电机的性能和作用有着不同的要求，这就是的现在无刷直流电机的发展开始偏向于专业化和多元化，往往根据功能会产生不同的结构和设计。

2无刷直流电机的特点及应用

电机的组成结构比较相近，主要是由定子、转子及其他部件组成。不同之处是，这类电机使用的是永磁材料制造的定子。有无位置传感器则将无刷直流电机分为更具体的两类[8]。BLDCM的定子绕组可以分为梯形和正弦两种，波形分别呈现梯形和正弦波形[9,10]。鉴于缺点明显，无刷直流电机放弃了传统的机械换向器[11]。取而代之的是位置传感器的使用和逻辑换向的出现。这样做的结果使得电机的结构不会因为机械换向的存在而过于复杂，产品的制造会更容易，维护费用开始下降。可是现代控制算法和逻辑换向的实现需要性能良好的控制器，而控制器的加入会增加成本。

无刷直流电机与其他电机相比最大的区别在于没有换向器和电刷，具有更简单的结构。所以，无刷直流电机换向时不会产生火花，在作为舵机飞行时不会对其他器件产生干扰；另外性能可靠，因此能长时间使用[12]。总的来说，BLDCM具有以下众多的优点[13]：

（1）外特性好，在低速时能输出大转矩，因此可以提供大的起动转矩；

（2）速度范围宽，任何速度下都可以全功率运行；

（3）效率高，过载能力强，在拖动系统中尤为适用；

（4）再生制动效果好，电机转子是永磁材料，制动时可以进行发电；

（5）体积小，功率密度高；

（6）无机械换向器，可以采用与外界隔绝的结构，避免异物进入，可以提高使用寿命；

无刷直流电机以其特点能够弥补很多其他电机所不足的地方，因此在各行业中使用越来越广泛[14,15]。

3无刷直流电机的控制方法及发展

控制器在电机工作过程中的主要作用是接受外部的控制命令，经过处理将信号传递给执行机构执行命令从而实现功能。近年来，微处理器技术进展明显，与传统的模拟控制器相比具有很多优点。微处理器集成度高，也不像模拟控制器一样需要增加额外的硬件模块，因此，微处理器有体积小﹑故障率低的特点。如今，高度集成化的处理器和模块化的控制器为各种新型控制算法在实际中的应用提供了可能[16]。

控制方法的发展现状如下：

自从无刷直流电机出现以来，随着控制理论的发展，电机的控制方法也得到了迅速的发展，技术的发展使得控制算法可以通过软件编程的方式实现，新的控制方法不断出现。如今，电机控制算法的智能化程度越来越高[17]，对控制性能的要求也不再仅仅局限于某一个方面；也不再仅仅针对运动过程进行研究，运动前、起始阶段、结束阶段都在考虑范围内，力求将控制效果追求到极致。在发展过程中涌现了很多有着良好控制效果的控制算法，比如模糊控制、神经网络控制、遗传算法控制和滑模变结构控制等。实际使用中，单个控制算法独立进行控制的情况一般只适用于结构简单、模型准确的线性模型，面对复杂模型，往往需要多种控制算法结合使用才能达到理想的效果[9,18]。