基于ATmega8的大功率直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電流檢測電路

　　主要是通過MOSFET的導(dǎo)通和關(guān)斷將直流逆變?yōu)榻涣麟?，通過變壓器將逆變過后的交流電整流為直流電，在變壓器中我們實(shí)現(xiàn)了升壓的過程。其中最重要的是要實(shí)現(xiàn)H橋中MOSFET控制時(shí)要求對(duì)管開通和關(guān)斷的時(shí)間要一樣。這樣才能保證變壓器不處于飽和狀態(tài)。從而實(shí)現(xiàn)26V直流電升壓到180V的功能。為了便于我們對(duì)電機(jī)的控制，我們?cè)谶@里加上了霍爾傳感器來實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的檢測。

圖2 主程序流程圖

　　4、速度檢測電路

　　將信號(hào)盤安裝在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，光電轉(zhuǎn)速傳感器正對(duì)著信號(hào)盤。當(dāng)信號(hào)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電元件就會(huì)輸出周期性脈沖信號(hào)。信號(hào)盤旋轉(zhuǎn)360度產(chǎn)生的脈沖數(shù)，和其上面的齒數(shù)相等。因此脈沖信號(hào)的頻率大小就反映了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的大小。

　　三、軟件設(shè)計(jì)

　　主程序是一個(gè)循環(huán)程序，其主要思路是，首先先設(shè)定好速度初始值和電流初始值，然后將檢測的輸入信號(hào)經(jīng)過卡爾曼濾波器濾波后得到輸入信號(hào)的值，再將著兩個(gè)值分別和設(shè)定值相比較得到一個(gè)誤差值，將誤差送給電流轉(zhuǎn)速閉環(huán)PI調(diào)節(jié)（PI調(diào)節(jié)器輸出計(jì)算和PWM脈寬調(diào)節(jié)）。PI調(diào)節(jié)器輸出計(jì)算在轉(zhuǎn)速值和電流值更新后進(jìn)行，否則輸出脈沖只根據(jù)PI運(yùn)算的歷史值變化，PWM脈寬調(diào)節(jié)是脈寬從當(dāng)前值平滑變化到PI調(diào)節(jié)器計(jì)算出的新值，實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。

　　四、結(jié)論

　　本系統(tǒng)通過對(duì)直流電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型分析，建立了勵(lì)磁直流電動(dòng)機(jī)的電樞電壓結(jié)合勵(lì)磁電壓的電動(dòng)機(jī)控制方案，并對(duì)勵(lì)磁直流電動(dòng)機(jī)的控制方法進(jìn)行了改進(jìn)，采用了轉(zhuǎn)速環(huán)－電流環(huán)雙閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，通過PI算法調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。此設(shè)計(jì)采用的是AVR單片機(jī)為控制器，輸入到AVR轉(zhuǎn)速信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，電機(jī)電流信號(hào)通過AVR內(nèi)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這樣為在軟件上實(shí)現(xiàn)閉環(huán)反饋控制算法提供了保證。系統(tǒng)經(jīng)過軟硬件設(shè)計(jì)調(diào)試證明運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。