本文属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的详细学术报告：
本研究由李禹希（吉林大学仪器科学与电气工程学院）、邓永停和赵金宇（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所）共同完成。通讯作者为赵金宇和张刘。该研究发表于《中国光学（中英文）》2022年第15卷第4期。
无刷直流力矩电机（Brushless DC Motor, BLDC）因其起动和调速性能优异、控制精度高以及堵转转矩大等特点，近年来在大型转台精密驱动控制领域得到了广泛应用。转台的驱动方式包括直接驱动、齿轮驱动和摩擦驱动等，其中直接驱动方式因其高刚度和非线性环节少而备受青睐。然而，转台的驱动控制精度直接受无刷直流力矩电机性能的影响，因此电机的性能测试、驱动方案设计及指标测试是实现高精度转台控制的核心工作。
本研究旨在通过优化设计基于C8051F120和CPLD单片机的驱动控制电路，结合PWM_ON转矩脉动最小控制模式，实现无刷直流电机的转速闭环和位置闭环控制，从而验证其在高精度控制中的有效性。
研究首先对电机的反电动势波形进行了测量。通过将三个阻值相等的电阻星型连接，并与电机的三相绕组相连，利用三通道示波器观察反电动势波形。此外，研究还利用霍尔元件实现了电机的电子换向，并通过三相全桥驱动电路实现了对电机电流的控制。
研究设计了基于PWM_ON控制模式的无刷直流电机控制系统。具体包括： - PWM控制方式选择：研究比较了五种PWM控制方式（PWM_ON、ON_PWM、H_PWM-L_ON、L_PWM-H_ON、H_PWM-L_PWM），最终选择转矩脉动最小的PWM_ON方式。 - 速度控制策略：设计了具有抗积分饱和策略的速度PI控制器，以解决积分饱和现象导致的系统超调量大和调节时间长的问题。 - 位置控制策略：采用PID控制器，通过参数整定优化位置控制性能。
研究搭建了基于C8051F120单片机和CPLD的实验平台，并设计了伺服控制数据通信接收程序，通过LabVIEW实现了控制数据的实时显示。
实验结果表明，电机在低速（1°/s）转动时，速度波动小于7%，响应时间小于0.4秒。随着速度设定值的增加，电机的旋转更加平滑，速度波动进一步减小。
通过参数整定优化，研究实现了电机大角度调转位置闭合定点精度小于1个码值，稳定响应时间小于1秒。
本研究通过优化设计无刷直流电机的驱动控制电路和控制算法，成功实现了电机的转速闭环和位置闭环控制。实验结果表明，所设计的控制系统具有响应快速、定点精度高等特点，验证了其在宽调速范围和高精度控制中的有效性。
本研究为无刷直流电机在高精度转台驱动控制中的应用提供了理论依据和技术支持，具有重要的科学价值和工程应用前景。其成果可广泛应用于航天光学遥感、伺服控制系统等领域，推动相关技术的发展。
通过本研究的详细设计与实验验证，无刷直流电机的高精度控制技术得到了显著提升，为相关领域的工程应用奠定了坚实基础。