基于AVR單片機的無刷直流電機控制系統(tǒng)設計

　　嚴格地講，永磁無刷直流電機是一個多變量、非線性系統(tǒng)，線性是在一定的范圍內和一定程度上對永磁無刷直流電機系統(tǒng)的近似描述。而在對永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)的精度和性能要求較低的應用場合，可以忽略系統(tǒng)的非線性，或者局部線性化后，在一定范圍內可以滿足對控制的要求。

　　控制系統(tǒng)硬件總體構架

　　系統(tǒng)硬件主要由控制電路、驅動電路、顯示電路、RS-232接口電路組成，如圖1控制系統(tǒng)硬件框圖所示。

　　由永磁無刷直流電機運行原理可以知道，永磁無刷直流電機的平均工作電流與轉速成反比例函數關系，也即轉矩隨轉速成線性關系，因此控制無刷直流電機轉速就可以控制其電磁轉矩，而且永磁無刷直流電機通過改變電源電壓實現平滑調速。從圖1可以看出，本系統(tǒng)是速度閉環(huán)和電流閉環(huán)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)?；魻栁恢脗鞲衅鞯奈恢眯盘柦浶盘柼幚砗笏蛯Ｓ抿寗有酒螽a生一個速度脈沖信號經單片機處理轉換成轉速，再運用增量式PID算法，得到PWM控制信號經過光耦隔離電路驅動專用集成驅動芯片閉環(huán)控制轉速，并且霍爾電流傳感器檢測的電流信號進入Atmega 16L單片的A/D轉換器[3-4]，將電流模擬量轉換成數字量后進行電流閉環(huán)控制。同時，單片機還監(jiān)控控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)，當系統(tǒng)出現短路、過流、過壓等故障時，單片機將封鎖PWM輸出信號，使電機停機，并通過LED電路顯示故障。

　　PWM信號產生及處理電路

　　Atmega 16L產生的PWM信號通過光電藕合器產生同周期的PWM信號，經分壓濾波之后輸出一個O-5V的用于驅動電路的調速電壓。為了起到隔離效果，在光電耦合器輸入端采用與Atmega 16L相同的5V電壓，在輸出端采用給電機供電的12V電壓。采用穩(wěn)壓二極管使光電耦合器穩(wěn)到9V，它的PWM信號經兩級RC濾波之后變得平滑，并且光電耦合器的兩端分別接地，所以光電耦合器起到了主控電路與驅動電路電氣隔離作用。