直流无刷电机控制系统设计与实现

图21 模拟PID控制原理图

PID控制系统中，三个控制量所起的作用分别是：P控制将误差固定比例修正。I控制将误差取时间的积分。D控制将误差进行微分防止被控量的严重超调。

从公式中推出增量式PID控制算法为：

?u(k)?u(k)?u(k?1)

=Kp(e(k)?e(k?1))?Kie(k)?Kd(e(k)?2e(k?1)?e(k?2)) 下面是增量PID算法，程序设计中用的最常用的增量PID算法[8]： u(k?1)?u(k)?q0*e(k?2)?q1*e(k?1)?q2*e(k); （2）

TsTd?)TiTs

Tdq1?Kp*(1?2)Ts Tdq2?KpTs

q0?Kp*(1?4.7 matlab gui 串行通信界面设计

为了更好调节PID,设计matlab gui界面，能够很方便的调节PID。界面如图22：

图22 PID参数整定界面

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5直流无刷无感电机测试结果及结果分析

5.1 H_PWM_L_PWM的波形

直流无刷电机的驱动波形有很多种方式可以选择，比如：PWM_ON调制、ON_PWM调制、H_PWM_L_ON调制、H_ON_L_PWM调制、H_PWM_L_PWM调制。我选用的是H_PWM_L_PWM调制方式[9]，图23是六路PWM的其中两路，其他的几路基本都一样，用来控制直流无刷电机的顺利运转。

图23 H_PWM_L_PWM波形

5.2端电压对地波形

图24是电机对地的电压波形，和原理的很接近，也算理想。

图24 端电压对地波形

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5.3位置检测波形

电机的位置检测波形图如下所示，它是通过模拟中性点[10]得到的，经过光耦隔离输入到单片机的霍尔接口，通过判断单片机接口的电平来驱动电机的旋转步伐，单片机接口电平如表2所示。图25为位置检测的波形虽然有点毛刺，但经过单片机内部的软件滤波，仍然能够好的识别电机转子的位置，并进行电机的换相。

图25 位置检测波形

表 2 位置检测电平

PA6 0 0 0 1 1 1 PA7 0 1 1 1 0 0 PB0 1 1 0 0 0 1 十六进制 0x01 0x03 0x02 0x06 0x04 0x05 5.4电流波形

直流无刷电机刚启动时的电流非常大，此时容易烧坏电机，因此要加保护电路，驱动电路也要有足够的电流驱动能力，否则电机转不起来。示波器观察的波形如何下图26所示，符合电机启动的原理电流波形[11]。

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图26 电流波形图

5.5实物图

图27是动手焊的电路板，是直流无刷电机的驱动电路板，驱动电路用的集成模块IPM构成。该电路很好的实现了无刷电机的启动、停止及转速控制能功能。达到了预期效果。

图27 实物图

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