電機(jī)控制設(shè)計(jì)的案例
步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)的開(kāi)環(huán)控制解析
步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)及發(fā)展概況
作為一種控制用的特種電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)無(wú)法直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專(zhuān)用的驅(qū)動(dòng)電源步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。在微電子技術(shù)，特別計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展以前，控制器脈沖信號(hào)發(fā)生器完全由硬件實(shí)現(xiàn)，控制系統(tǒng)采用單獨(dú)的元件或者集成電路組成控制回路，不僅調(diào)試安裝復(fù)雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設(shè)計(jì)電路。這就使得需要針對(duì)不同的電機(jī)開(kāi)發(fā)不同的驅(qū)動(dòng)器，開(kāi)發(fā)難度和開(kāi)發(fā)成本都很高，控制難度較大，限制了步進(jìn)電機(jī)的推廣。
由于步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)把電脈沖轉(zhuǎn)換成離散的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，具有很好的數(shù)據(jù)控制特性，因此，計(jì)算機(jī)成為步進(jìn)電機(jī)的理想驅(qū)動(dòng)源，隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，軟硬件結(jié)合的控制方式成為了主流，即通過(guò)程序產(chǎn)生控制脈沖，驅(qū)動(dòng)硬件電路。單片機(jī)通過(guò)軟件來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)，更好地挖掘出了電機(jī)的潛力。因此，用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)成為了一種必然的趨勢(shì)，也符合數(shù)字化的時(shí)代趨。
步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)的電流式控制方法是檢測(cè)流經(jīng)繞組的電流，并將反饋信號(hào)送到控制芯片，然后由控制芯片決定是增加還是降低繞組電流，以取得所需的電流強(qiáng)度。這種控制方法使電機(jī)在寬轉(zhuǎn)速和寬電源電壓范圍內(nèi)保持理想的轉(zhuǎn)矩，非常適用于全步進(jìn)和半步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而且實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常容易。
閉環(huán)控制電路將電流施加到繞組。反電動(dòng)勢(shì)（BEMF）會(huì)降低繞組電壓，延長(zhǎng)電流達(dá)到理想值的時(shí)間，因此，反電動(dòng)勢(shì)限制電機(jī)轉(zhuǎn)速。雖然系統(tǒng)無(wú)需知道反電動(dòng)勢(shì)值，但是，不重視且不修正這個(gè)數(shù)值將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能降低。
因?yàn)殡娫措妷鹤兓瘜?dǎo)致峰值電流有時(shí)波動(dòng)幅度很大，所以，直到現(xiàn)在，工程師還是盡量避免使用電壓式控制方法。工程師們還想避免反電動(dòng)勢(shì)隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速增加而升高的問(wèn)題。
在這種情況下，業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了能夠補(bǔ)償反電動(dòng)勢(shì)的智能電壓式控制系統(tǒng)。
展開(kāi) 今晚 | ANSYS官方永磁同步電機(jī)電機(jī)的降階模型抽取和矢量控制電路仿真直播
性能優(yōu)異的電機(jī)是電機(jī)及其控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，比如：
采用新型原材料和先進(jìn)的磁路設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出高功率密度的電機(jī)，電機(jī)占用的幾何空間就越小，電機(jī)的有效材料的利用率就越高；
電機(jī)的效率越高，則可減小電機(jī)本體的發(fā)熱，提高電機(jī)的壽命，提高整個(gè)電機(jī)機(jī)電系統(tǒng)的效率；
齒槽轉(zhuǎn)矩越小的電機(jī)，將減少電機(jī)控制算法設(shè)計(jì)的難度，同時(shí)減小最終整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)的NVH。
在電機(jī)型號(hào)確定后，性能優(yōu)異的電機(jī)控制器將最大限度地發(fā)揮電機(jī)的效能。比如：
相對(duì)SPWM，采用SVPWM調(diào)制方法可以減小逆變器的開(kāi)關(guān)損耗、提高母線(xiàn)電壓利用率；
采用單位電流最大轉(zhuǎn)矩控制方法（MTPA）,將在不增加逆變器容量的情況下，使電機(jī)輸出最大的轉(zhuǎn)矩。
ANSYS提供使用方便、高精度的電機(jī)本體及其控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)仿真平臺(tái)。用戶(hù)先采用ANSYS有限元軟件，設(shè)計(jì)出性能優(yōu)異的電機(jī)本體，然后采用ANSYS特有的電機(jī)降階模型抽取方法，基于有限元精確仿真的結(jié)果，提取出高精度的電機(jī)ECE模型，無(wú)縫輸入到ANSYS系統(tǒng)仿真軟件，在系統(tǒng)仿真軟件中搭建矢量控制電路等控制電路，做到控制算法和系統(tǒng)與電機(jī)本體的最佳匹配，在開(kāi)發(fā)初期就可以對(duì)電機(jī)本體和控制系統(tǒng)作出有效評(píng)估。
對(duì)于只設(shè)計(jì)電機(jī)控制系統(tǒng)的用戶(hù)，也可以向其電機(jī)供應(yīng)商索取與實(shí)際電機(jī)對(duì)應(yīng)高精度的電機(jī)ECE模型，進(jìn)行控制算法的仿真和優(yōu)化。電機(jī)ECE模型只高精度體現(xiàn)電機(jī)外部特性，而不會(huì)泄露供應(yīng)商實(shí)際的電機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，在有效保護(hù)各方知識(shí)產(chǎn)權(quán)的同時(shí)，又促進(jìn)了電機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠家和控制器設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠家的高效合作。
主要內(nèi)容綱要如下：
1. ANSYS電機(jī)本體及其控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)介紹
2. ANSYS永磁同步電機(jī)電機(jī)的降階模型抽取方法
3.
展開(kāi) 基于FPGA的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案
該控制系統(tǒng)中采用總線(xiàn)控制方式，利用片選信號(hào)依次控制4路PWM鎖存器的通斷，這樣可以簡(jiǎn)化硬件電路和軟件設(shè)計(jì)。以A相控制為例，當(dāng)片選A為高電平而其他幾路片選為低時(shí)，A 路PWM 鎖存器工作而其他幾路PWM鎖存器休眠。根據(jù)公式（8）計(jì)算出細(xì)分的電流分配系數(shù)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成控制PWM信號(hào)的占空比，同時(shí)開(kāi)通幾路鎖存器，通過(guò)鎖存器輸出驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。
3 步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制軟件的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)中采用Quartus Ⅱ軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和Verilog設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行控制軟件的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)中需要在FPGA 內(nèi)利用線(xiàn)性反饋移位寄存器（Linear Feedback Shift Regis-ters）來(lái)實(shí)現(xiàn)隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生，控制步進(jìn)電機(jī)的隨機(jī)取樣轉(zhuǎn)動(dòng)，本系統(tǒng)中最核心的PWM控制模塊設(shè)計(jì)如下：
4 系統(tǒng)測(cè)試
系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和檢驗(yàn)。
PWM 控制系統(tǒng)的仿真結(jié)果如圖5 所示，觀察仿真輸出波形可知控制脈沖輸出正確。將程序固化到FPGA 硬件中之后，將被控的四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)連接上，并通過(guò)串口將FPGA與上位機(jī)相連，由上位機(jī)輸出命令控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)動(dòng)角度等。
5 結(jié)語(yǔ)
本文提出了一種基于FPGA的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該方案利用FPGA控制速度快、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，利用等步距細(xì)分原理和PWM控制技術(shù)，設(shè)計(jì)出了高靈活性、可人機(jī)交互、分辨率高的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。驗(yàn)證結(jié)果表明，該控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)等步距角的16級(jí)細(xì)分，并通過(guò)人機(jī)交互實(shí)現(xiàn)了任意改變各相順序的主要技術(shù)指標(biāo)，控制精度高，可靠性強(qiáng)。從而證實(shí)了該方案的可行性。
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展開(kāi) ANSYS永磁同步電機(jī)電機(jī)的降階模型抽取和矢量控制電路仿真丨附招聘
在電機(jī)型號(hào)確定后，性能優(yōu)異的電機(jī)控制器將最大限度地發(fā)揮電機(jī)的效能。比如：
相對(duì)SPWM，采用SVPWM調(diào)制方法可以減小逆變器的開(kāi)關(guān)損耗、提高母線(xiàn)電壓利用率；
采用單位電流最大轉(zhuǎn)矩控制方法（MTPA）,將在不增加逆變器容量的情況下，使電機(jī)輸出最大的轉(zhuǎn)矩。
ANSYS提供使用方便、高精度的電機(jī)本體及其控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)仿真平臺(tái)。用戶(hù)先采用ANSYS有限元軟件，設(shè)計(jì)出性能優(yōu)異的電機(jī)本體，然后采用ANSYS特有的電機(jī)降階模型抽取方法，基于有限元精確仿真的結(jié)果，提取出高精度的電機(jī)ECE模型，無(wú)縫輸入到ANSYS系統(tǒng)仿真軟件，在系統(tǒng)仿真軟件中搭建矢量控制電路等控制電路，做到控制算法和系統(tǒng)與電機(jī)本體的最佳匹配，在開(kāi)發(fā)初期就可以對(duì)電機(jī)本體和控制系統(tǒng)作出有效評(píng)估。
對(duì)于只設(shè)計(jì)電機(jī)控制系統(tǒng)的用戶(hù)，也可以向其電機(jī)供應(yīng)商索取與實(shí)際電機(jī)對(duì)應(yīng)高精度的電機(jī)ECE模型，進(jìn)行控制算法的仿真和優(yōu)化。電機(jī)ECE模型只高精度體現(xiàn)電機(jī)外部特性，而不會(huì)泄露供應(yīng)商實(shí)際的電機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，在有效保護(hù)各方知識(shí)產(chǎn)權(quán)的同時(shí)，又促進(jìn)了電機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠家和控制器設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠家的高效合作。
主要內(nèi)容綱要如下：
1. ANSYS電機(jī)本體及其控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)介紹
2. ANSYS永磁同步電機(jī)電機(jī)的降階模型抽取方法
3. ANSYS 結(jié)合電機(jī)本體高精度降階模型的矢量控制算法實(shí)現(xiàn)方法
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展開(kāi) 
集成式電機(jī)控制器選型設(shè)計(jì)與控制策略
表1 標(biāo)識(shí)符分配表
表2 電機(jī)控制器接收數(shù)據(jù)表
表3 電機(jī)控制器發(fā)送數(shù)據(jù)1表
表4 電機(jī)控制器發(fā)送數(shù)據(jù)2表
表5 常見(jiàn)故障問(wèn)題表
7 總結(jié)
根據(jù)新能源汽車(chē)的最新發(fā)展趨勢(shì)，集成方案必定蓬勃發(fā)展，全文以較簡(jiǎn)單的二合一電機(jī)控制器（MCU+PDU） 為例，詳細(xì)介紹集成式電機(jī)控制器的電氣原理、選型設(shè)計(jì)、控制方式，具體說(shuō)明集成系統(tǒng)的工作原理和通信策略，以一帶多，無(wú)論是三合一電機(jī)控制器 （MCU+PDU+直流變壓器（DCDC））、四合一電機(jī)控制器（MCU+PDU+DCDC+電動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器 （EHPS））、五合一電機(jī)控制器 （MCU+PDU+EHPS+高壓氣泵控制器 （ACM）） 等多重合一控制器，都可以借鑒本文的設(shè)計(jì)方案。上文雖然只介紹了IFBT、PTC，其他用電器可以類(lèi)似應(yīng)用，電容性用電器需要增加預(yù)充回路進(jìn)行控制，電感性用電器直接用接觸器控制就行。傳感器種類(lèi)很多，只用根據(jù)具體項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)需求，就可以在需要的電路中安裝，采集相關(guān)的信息。
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【免責(zé)聲明】版權(quán)歸原作者所有，僅用于技術(shù)分享與交流，非商業(yè)用途！對(duì)文中觀點(diǎn)判斷均保持中立，若您認(rèn)為文中來(lái)源標(biāo)注與事實(shí)不符，若有涉及版權(quán)等請(qǐng)告知，將及時(shí)修訂刪除，謝謝大家的關(guān)注！
展開(kāi) 集成式電機(jī)控制器選型設(shè)計(jì)與控制策略
表1 標(biāo)識(shí)符分配表
表2 電機(jī)控制器接收數(shù)據(jù)表
表3 電機(jī)控制器發(fā)送數(shù)據(jù)1表
表4 電機(jī)控制器發(fā)送數(shù)據(jù)2表
表5 常見(jiàn)故障問(wèn)題表
7 總結(jié)
根據(jù)新能源汽車(chē)的最新發(fā)展趨勢(shì)，集成方案必定蓬勃發(fā)展，全文以較簡(jiǎn)單的二合一電機(jī)控制器（MCU+PDU） 為例，詳細(xì)介紹集成式電機(jī)控制器的電氣原理、選型設(shè)計(jì)、控制方式，具體說(shuō)明集成系統(tǒng)的工作原理和通信策略，以一帶多，無(wú)論是三合一電機(jī)控制器 （MCU+PDU+直流變壓器（DCDC））、四合一電機(jī)控制器（MCU+PDU+DCDC+電動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器 （EHPS））、五合一電機(jī)控制器 （MCU+PDU+EHPS+高壓氣泵控制器 （ACM）） 等多重合一控制器，都可以借鑒本文的設(shè)計(jì)方案。上文雖然只介紹了IFBT、PTC，其他用電器可以類(lèi)似應(yīng)用，電容性用電器需要增加預(yù)充回路進(jìn)行控制，電感性用電器直接用接觸器控制就行。傳感器種類(lèi)很多，只用根據(jù)具體項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)需求，就可以在需要的電路中安裝，采集相關(guān)的信息。
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展開(kāi) 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)及失步原因分析
這里針對(duì)電磁干擾較強(qiáng)以及要求低成本應(yīng)用的場(chǎng)合，采用超強(qiáng)抗干擾、小巧低功耗的工業(yè)級(jí)STC12C系列單片機(jī)，充分利用單片機(jī)內(nèi)部的硬件資源，設(shè)計(jì)實(shí)用的步進(jìn)電機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
1、控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
系統(tǒng)功能原理示意圖如圖1所示。
在該系統(tǒng)中由單片機(jī)直接輸出電機(jī)的各相控制脈沖序列，光耦進(jìn)行必要的光電隔離，采用分立元件構(gòu)成功率.MOSFET管驅(qū)動(dòng)電路，帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。鍵盤(pán)接口與 LED顯示功能由具有SPI串行接口功能的ZLG7289實(shí)現(xiàn)。既可使用按鍵輸入的方式精確設(shè)置電機(jī)的工作方式與轉(zhuǎn)速，也可以通過(guò)調(diào)速旋鈕實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)，還能通過(guò)上位機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)工作方式的調(diào)整與控制。
2、硬件電路設(shè)計(jì)
2.1 控制電路設(shè)計(jì)
控制芯片采用STC12C4052AD，它是1個(gè)時(shí)鐘/機(jī)器周期的單片機(jī)，速度比普通的8051單片機(jī)快8～12倍，有20個(gè)引腳且為小巧封裝。該單片機(jī)具有超強(qiáng)抗干擾，抗靜電的特點(diǎn)，能輕松通過(guò)4 kV快速脈沖干擾，其功耗超低，正常工作模式下的典型功耗為2.7～7 mA。芯片自帶硬件看門(mén)狗，具有高速SPI通信端口，8通道8位A/D轉(zhuǎn)換，2路PWM輸出，4 KB容量的FLASH存儲(chǔ)器，256 B容量的SRAM，4個(gè)定時(shí)器，1個(gè)全雙工串行通信口。由于單片機(jī)內(nèi)部的資源豐富，性?xún)r(jià)比高，能夠滿(mǎn)足該設(shè)計(jì)的要求，而且減少了硬件電路的設(shè)計(jì)，提高了工作效率。單片機(jī)的外部引腳定義，及其在該設(shè)計(jì)中的資源分布如圖2所示。
P1.4（ADC4）口外接4.7 kΩ的可調(diào)電位器，利用單片機(jī)內(nèi)部的模/數(shù)轉(zhuǎn)換功能轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，進(jìn)而控制輸出脈沖頻率，完成步進(jìn)電機(jī)速度的“連續(xù)”調(diào)節(jié)。過(guò)流檢測(cè)的結(jié)果直接引入到外部中斷0，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的快速控制。
2.2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
功率MOSFET管的部分驅(qū)動(dòng)電路如圖3所示。
展開(kāi) PLC是怎么控制伺服電機(jī)的？如何設(shè)計(jì)一個(gè)伺服系統(tǒng)？
在了解PLC如何控制伺服電機(jī)之前，我們要明確兩個(gè)問(wèn)題：PLC是怎么控制伺服電機(jī)的？以及如何設(shè)計(jì)一個(gè)伺服系統(tǒng)？然后從這兩個(gè)問(wèn)題下手，開(kāi)始詳細(xì)的講述PLC如何控制伺服，它們是怎么相輔相成的！
（一）PLC是怎么控制伺服電機(jī)的？
在回答這個(gè)問(wèn)題之前，首先要清楚伺服電機(jī)的用途，相對(duì)于普通的電機(jī)來(lái)說(shuō)，伺服電機(jī)主要用于精確定位，因此大家通常所說(shuō)的控制伺服，其實(shí)就是對(duì)伺服電機(jī)的位置控制。其實(shí)，伺服電機(jī)還用另外兩種工作模式，那就是速度控制和轉(zhuǎn)矩控制，不過(guò)應(yīng)用比較少而已。
速度控制一般都是有變頻器實(shí)現(xiàn)，用伺服電機(jī)做速度控制，一般是用于快速加減速或是速度精準(zhǔn)控制的場(chǎng)合，因?yàn)橄鄬?duì)于變頻器，伺服電機(jī)可以在幾毫米內(nèi)達(dá)到幾千轉(zhuǎn)，由于伺服都是閉環(huán)的，速度非常穩(wěn)定。轉(zhuǎn)矩控制主要是 控制伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，同樣是因?yàn)樗欧?em>電機(jī)的響應(yīng)快。應(yīng)用以上兩種控制，可以把伺服驅(qū)動(dòng)器當(dāng)成變頻器，一般都是用模擬量控制。
展開(kāi) 永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)與控制（PPT詳解）
永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)與控制（PPT詳解）
設(shè)計(jì)電機(jī)控制回路，收藏此文就夠了！
設(shè)計(jì)電機(jī)控制回路，收藏此文就夠了！
【干貨分享】無(wú)刷直流（BLDC）電機(jī)控制解決方案
雖然比后者更昂貴，但這種前期費(fèi)用可以抵消較低的維護(hù)成本和BLDC電機(jī)的較長(zhǎng)壽命。
希望利用這些輕巧，緊湊，功能強(qiáng)大的電機(jī)的設(shè)計(jì)人員會(huì)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)引入主要芯片供應(yīng)商的芯片和設(shè)計(jì)工具，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得更加容易。還有一些選項(xiàng)可以讓設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)中獲得更大的靈活性，從而增加將最終產(chǎn)品與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手區(qū)分開(kāi)來(lái)的機(jī)會(huì)。
PLC是怎么控制伺服電機(jī)的？如何設(shè)計(jì)一個(gè)伺服系統(tǒng)？
但實(shí)質(zhì)是一樣的，比如要控制伺服走一個(gè)絕對(duì)定位，我們就需要控制PLC的輸出通道，脈沖數(shù)，脈沖頻率，加減速時(shí)間，以及需要知道伺服驅(qū)動(dòng)器什么時(shí)候定位完成，是否碰到限位等等。無(wú)論哪種PLC，無(wú)非就是對(duì)這幾個(gè)物理量的控制和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的讀取，只是不同PLC實(shí)現(xiàn)方法不一樣。
（二）如何設(shè)計(jì)一個(gè)伺服系統(tǒng)？
（來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者）
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電氣圈，一個(gè)有態(tài)度的圈子
展開(kāi) 無(wú)位置傳感器的直流無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2.3DSP控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
本控制系統(tǒng)采用速度、電流雙閉環(huán)的控制結(jié)構(gòu)。由于采用了面向電機(jī)控制的高速DSP，無(wú)論是速度環(huán)的設(shè)計(jì)，還是電流環(huán)的實(shí)現(xiàn)，以及各種反饋信號(hào)的處理和PWM控制信號(hào)的產(chǎn)生，均采用了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，用軟件實(shí)現(xiàn)硬件電路的功能，完成直流無(wú)刷電機(jī)的實(shí)時(shí)控制。
控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括DSP初始化程序和電機(jī)控制程序兩部分。DSP初始化程序主要完成系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)定，中斷向量的定義，I/O端口的初始化，控制寄存器的設(shè)置以及各功能模塊的初始化等；電機(jī)控制程序主要負(fù)責(zé)電機(jī)的啟動(dòng)控制、速度電流雙閉環(huán)控制、系統(tǒng)監(jiān)控和故障處理等，因此電機(jī)控制程序包括啟動(dòng)子程序、電流和位置檢測(cè)中斷服務(wù)子程序、速度控制子程序、電流控制子程序、PWM調(diào)制子程序以及系統(tǒng)監(jiān)控和故障處理子程序等。
進(jìn)行各種反饋信號(hào)的檢測(cè)是構(gòu)成雙閉環(huán)控制的前提。位置信號(hào)、電流信號(hào)的檢測(cè)分別由位置檢測(cè)中斷服務(wù)程序和電流檢測(cè)中斷服務(wù)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速的檢測(cè)通過(guò)軟件計(jì)算間接獲得。為了提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度。其控制環(huán)路簡(jiǎn)圖如圖4所示。
PWM調(diào)制子程序根據(jù)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)和電流信號(hào)通過(guò)事件管理器（EV）產(chǎn)生PWM調(diào)制信號(hào)。通過(guò)定時(shí)器控制寄存器TxCON中的位模式將通用定時(shí)器的計(jì)數(shù)模式設(shè)置為連續(xù)增/減計(jì)數(shù)模式以產(chǎn)生對(duì)稱(chēng)的PWM波形。
2.4電機(jī)的啟動(dòng)方案
由于直流無(wú)刷電機(jī)在靜止及低速運(yùn)行時(shí)難以正確檢測(cè)反電勢(shì)信號(hào)，因此必須解決電機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)下啟動(dòng)的問(wèn)題。以往曾有多種啟動(dòng)方法，但有的要增加復(fù)雜的啟動(dòng)電路，有的則要與電機(jī)特性聯(lián)系密切，，實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度較大、且可靠性較低。
本系統(tǒng)采用三段式的方法單純利用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)啟動(dòng)，將電機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程分為預(yù)定位、強(qiáng)制運(yùn)行與同步切換三個(gè)階段。
展開(kāi) 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)仿真 附電力電子、電機(jī)控制系統(tǒng)的建模和仿真下載
仿真模式1：控制器通過(guò)中斷觸發(fā)方式運(yùn)行：電機(jī)電流波形（整體）
仿真模式1：控制器通過(guò)中斷觸發(fā)方式運(yùn)行：電機(jī)電流波形（峰值）
仿真模式2：控制器通過(guò)非中斷觸發(fā)方式運(yùn)行：電機(jī)電流波形（整體）
仿真模式2：控制器通過(guò)非中斷觸發(fā)方式運(yùn)行：電機(jī)電流波形（峰值）
仿真模式1：控制器通過(guò)中斷觸發(fā)方式運(yùn)行：電機(jī)電流波形，電機(jī)電流采樣波形，三角波
仿真模式2：控制器通過(guò)非中斷觸發(fā)方式運(yùn)行：電機(jī)電流波形，電機(jī)電流采樣波形，三角波
差異如下：
采用中斷觸發(fā)方式建模和仿真，電機(jī)電流的峰值有大約3A（0.83%）的波動(dòng)；
采用非中斷觸發(fā)方式建模和仿真，電機(jī)電流的峰值有35A（9.72%）的低頻波動(dòng)；
采用中斷觸發(fā)方式建模和仿真，電機(jī)電流的采樣值在三角波的底點(diǎn)和頂點(diǎn)；
采用非中斷觸發(fā)方式建模和仿真，電機(jī)電流的采樣值與三角波的底點(diǎn)和頂點(diǎn)無(wú)關(guān)；
如何大家觀察電機(jī)轉(zhuǎn)矩的波形可以看到更為明顯的低頻波動(dòng)現(xiàn)象。
展開(kāi) 基于Saber的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)仿真
由上圖可以看到，由于PWM占空比為0.6，無(wú)論正向轉(zhuǎn)動(dòng)還是負(fù)向轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)均處于加速狀態(tài)：當(dāng)DIR為“0”時(shí)，電機(jī)向負(fù)方向轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)DIR為“1”時(shí)，電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)。從結(jié)果可以看到，無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)工作正常。
3 結(jié)論
本文利用仿真軟件Saber完成了無(wú)刷直流控制系統(tǒng)的建模與分析，系統(tǒng)仿真試驗(yàn)證明，控制系統(tǒng)工作正常，仿真精度高，其仿真結(jié)果與理論分析相吻合。Matlab/Simulink仿真軟件主要適合電機(jī)控制系統(tǒng)研究，Pspice仿真丁具主要適合電力電子電路的分析，Saber軟件包含豐富的電力電子元器件、電機(jī)模型庫(kù)，運(yùn)算精度高，同時(shí)具備以上兩種分析工具的優(yōu)點(diǎn)。因此，基于Saber的電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真分析，可以在掌握系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路設(shè)計(jì)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和精細(xì)分析，對(duì)控制策略、算法進(jìn)行驗(yàn)證，從而更加有效地進(jìn)行系統(tǒng)和分系統(tǒng)設(shè)計(jì)為電機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用提供了非常有效的設(shè)計(jì)手段。
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