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摘要:为了实现无刷直流电机的控制数字化和精确 可控性,以及解决普通PID算法在无刷直流电机应用中出现的问; `# J* a2 C- ^7 p; I. d
题,分析了一种以单片机为核心的硬件控制系统方案。该控制系统由无刷直流电机、IR2130,IRF540等构成，以AT89C51为) n5 P; U& W0 Z. F0 F& }0 I
核心,控制算法采用变速积分PID算法。仿真结果证明成功解决了普通PID算法中的积分饱和现象，系统响应速度快,稳定" D' d: b* c! x5 S3 m$ i- |/ J
性好,提高了无刷直流电机的可控性。
+ J! B8 d4 ?- |0 P" G& T关键词:无刷直流电机;单片机; PID; PWM
( s# y. E/ J6 W& f1 _0 Y7 m传统的无刷直流电动机控制系统是主要由模拟器件
) a+ a, Y! L/ W' w$ D; t构成的模拟系统,但模拟系统存在着器件易于老化，器件9 i. l) J. c0 }! ]; N
随温度变化造成参数漂移,系统可靠性下降及系统升级困# r& ?' ^0 j' h) N5 S" w" K5 P* b( U
难等缺点,成为制约其发展的瓶颈。随着微处理机和大规
% g# u- l* |. I模集成电路的发展,无刷直流电动机控制器正从模拟走向/ t( s- f8 O K# G; H* u2 L: ?! r+ Z1 K8 y
数字,从而可以完成许多复杂控制,应用前景更加广阔。: J1 i) L* y& O
本文以单片机AT89C51为核心,设计了一种数字的无刷
2 C( c8 }1 q, ]直流电机控制系统,利用电机本身的位置传感器信号倍频
# ~4 n; T1 }- V后作为速度反馈,用脉冲信号作为速度给定信号,用改进. f1 J$ A4 S% x' J; ~' X2 C
的数字PID算法进行速度控制,获得了较好的控制效果。
- o. P% [+ d4 c6 j4 g" J" U" o9 Z! p1系统的控制方案* l9 A& k8 i9 D8 R4 u! ^0 h' P
系统主要由微处理器、给定电路、驱动电路、电源变换
- @& y% C1 g7 c! ^% u7 A; r电路、主功率电路、保护电路检测电路、隔离电路、显示电
3 l- R/ c1 q4 l1 S: N路以及看门狗电路等组成。其整个控制系统的基本结构( `8 W2 N+ D! }2 o" g5 p1 ]
框图如图1所示。
/ d; q: D0 K3 L- S N为了充分利用电机的功率容量和最大转矩,本文研究
# s% e; Q# G( Y( a$ _7 u5 u# i的是三相无刷直流电机,以星型连接全桥驱动,采用PWM/ |6 u, d! Q6 n, p
调制控制速度,通电方式采用两两通方式。电机控制系统; N' L) Q$ r( E3 z
; n3 j8 ^, ~; l) L$ Y* n0 Z1 c采用速度环和电流环双闭环控制,如图2所示。速度环为
6 @; Q M' w3 s$ r+ M( i控制系统外环,负责对参考转速与实测转速进行比较,再
5 [ ? i3 p4 P" c+ x# i通过速度调节器对转速差进行PID调节,得到电流环调节) k; S! V: M: g) w
所需要的电流参考值与实测电流之差进行考值,对电流$ ^$ V5 m4 i8 t3 ?
PID调节,完成双闭环控制。, x% M8 J& g3 k4 r7 v
/ W- r, ^- C/ S速度给定信号通过两种方式传给单片机:通过单片机( w0 i: C3 `3 |2 e4 ]/ e5 t& R
串口;通过给单片机一个与给定速度相同的周期脉冲信% \$ S' E8 a- T# @0 w( u
号,单片机计算该脉冲的频率或周期作为给定转速。在本
/ e1 U( `$ I, t: @ _( w文中采用Phillips Semiconductor公司生产的SE555定时
% z m. H2 N D0 T# Y c9 [器电路,他是8脚芯片,具有关断时间小于2 μs,最大工作- s$ {) J$ @4 E' N% l( u
频率大于500 kHz,温度系数稳定,只有0.005% /C,而且
( Z. x1 Z! E! Q: F. d# f' R/ w# N. }
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6 S+ }/ `5 n$ O# @* ?/ s; I附件下载：$ A' d( o& n" ?$ p
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发表于 2020-4-1 09:51
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