無刷直流電機模糊自適應(yīng)控制系統(tǒng)研究摘要：無刷直流電機不但擁有直流電機起動轉(zhuǎn)矩比較大、機械特性好、控制優(yōu)良等優(yōu)點,而且還擁有交流電動機維護起來方便、運行可靠、結(jié)構(gòu)比較簡單、壽命較長等優(yōu)勢,因而被廣泛應(yīng)用于旋翼無人機、無人水面艇、水下機器人、智慧醫(yī)療器械等智能制造領(lǐng)域。但是無刷直流電機自身是強耦合、非線性、參數(shù)多且具有時變性的特點,所以由PID控制的雙閉環(huán)BLDCM控制系統(tǒng)性能仍然存在很多缺點。模糊控制不要求控制對象由非常精確的數(shù)學(xué)模型,它只需要根據(jù)專家經(jīng)驗設(shè)置好的模糊控制規(guī)則就可以對復(fù)雜的被控對象進行控制,所以模糊控制在實際工程當(dāng)中還是得到了比較大的應(yīng)用。將PID控制技術(shù)與模糊控制算法相結(jié)合可以有效改善傳統(tǒng)雙閉環(huán)無刷直流電機控制系統(tǒng)快速性不高，超調(diào)量大，抗干擾不強等缺點。本文從直流無刷電機基本工作原理為出發(fā)點，針對于無刷直流電機變量多且具有時變性、非線性和強耦合的特性，搭建了傳統(tǒng)雙閉環(huán)無刷直流電機仿真模型。并且利用SIMULINK里的功能模塊對模糊控制的無刷直流電機和傳統(tǒng)的無刷直流電機進行仿真對比，從仿真結(jié)果可以清晰的看出模糊控制的無刷直流電機確實相對于傳統(tǒng)的雙閉環(huán)無刷直流電機有了一些改善。關(guān)鍵詞：直流無刷電機，自適應(yīng)模糊控制，PID控制目錄17919第1章緒論 116391.1研究背景 120211.2研究現(xiàn)狀 142241.2.1國外研究現(xiàn)狀 140631.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2176331.3研究內(nèi)容 2205871.4論文結(jié)構(gòu)安排 38784第二章直流無刷電機工作原理 4129382.1傳統(tǒng)直流電機基本組成 414872.2無刷直流電機基本組成 4325352.3無刷直流電機的優(yōu)點 5320412.4無刷直流電機運行原理 5152672.4.1無刷直流電機的結(jié)構(gòu) 5130142.4.2無刷直流電機的運行方式 6243932.4.3無刷直流電機的電路連接方式 8261112.5無刷直流電機調(diào)速原理 12100142.6不同PWM調(diào)制方式對無刷直流電機調(diào)速的影響 13142542.6.1脈寬調(diào)制的含義 13202642.6.2不同脈寬調(diào)制的對比 1477872.7無刷直流電機轉(zhuǎn)子位置檢測 17235512.7.1位置傳感器檢測法 1771262.7.2無位置傳感器檢測法 1817032第三章直流無刷電機PID控制算法與仿真 19276463.1PID控制算法 19262133.2傳統(tǒng)PID控制算法仿真框圖 21257343.3系統(tǒng)模塊設(shè)計 22279223.3.1轉(zhuǎn)速PI控制模塊 22107103.3.2電流調(diào)節(jié)PI控制模塊 2348083.3.3轉(zhuǎn)速指令值模塊 24212223.3.4電壓源模塊 25224303.3.5三相逆變器模塊 2662543.3.6霍爾解碼模塊 26200953.3.7PWM模塊 27211173.3.8電機模塊 28258283.3.9驅(qū)動模塊 29245063.3.10信號測量模塊 30290613.3.11負載轉(zhuǎn)矩模塊 31112443.3.12ac/dc整流模塊 3123883.3.13POWERGUI模塊 32305803.4仿真結(jié)果 32218843.4.1三相電流波形 33204443.4.2反電動勢波形 33149143.4.3轉(zhuǎn)矩波形 34270573.4.4轉(zhuǎn)速波形 3424050第四章直流無刷電機模糊PID控制算法與仿真 35200214.1模糊控制基礎(chǔ)與理論方法 35225984.1.1模糊控制的發(fā)展 3591434.1.2模糊控制的優(yōu)缺點 35219884.1.3模糊控制原理圖 35198564.2模糊PI控制器的隸屬度函數(shù) 3663714.3模糊控制器控制規(guī)則 39187064.4解模糊 39180484.5控制算法仿真 405872第五章仿真結(jié)果對比分析 4313158第六章無刷直流電機軟硬件測試 44155896.1測試平臺硬件 44110556.1.1最小系統(tǒng) 4424766.1.2PWM預(yù)處理電路 44217776.1.3全橋驅(qū)動電路 45218876.1.4位置信號檢測電路 4599396.1.5電流，電壓檢測電路 4629926.2測試平臺軟件 4683136.2.1主程序流程圖 46282066.2.2模糊PI調(diào)節(jié)程序流程圖 4777576.3測試平臺搭建 4818918結(jié)論 5019288參考文獻 52緒論研究背景據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，工業(yè)生產(chǎn)大部分動力來自于電動機，中國生產(chǎn)的電能中多數(shù)是被電動機所消耗。電動機作為最常用的機電能量轉(zhuǎn)化裝置，在長達一個世紀(jì)的探索與發(fā)展，其應(yīng)用已經(jīng)遍及國民生活的方方面面。為了解決各種場合下不同的應(yīng)用，各種各樣的電機類型應(yīng)運而生，現(xiàn)在所用的電機主要有以下幾類：異步電機、直流電機，同步電機等，它們的容量范圍從幾瓦到幾千瓦不等。它們當(dāng)中異步電機具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜等優(yōu)點，但同時其運行效率比較低。同步電機運行效率相對來說比較高，但同時其會造成失步現(xiàn)象而在實際應(yīng)用當(dāng)中很少運用。直流電動機調(diào)速性能相對比較好所以被應(yīng)用到對調(diào)速性能有要求的場合。但是傳統(tǒng)的電機需要機械換相，這樣會導(dǎo)致機械磨損，從而使電機產(chǎn)生噪聲和在電刷處產(chǎn)生電火花。而且機械式換相會增加電機結(jié)構(gòu)的難度，使維修變得麻煩。所以世界各地的科學(xué)家都在尋求方法找到可以代替機械換相的方式。到了20世紀(jì)60年代無刷直流電機的出現(xiàn)有效的解決了直流電機的弊端。無刷直流電機不僅繼承了傳統(tǒng)直流電機的優(yōu)勢，而且其不需要機械換相的方式有效的解決了無刷直流電機的弊端。而且無刷直流電機相比于其他電機而言體積較小，所以其在伺服控制系統(tǒng)當(dāng)中也得到了廣大的應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展，各個工程領(lǐng)域?qū)o刷直流電機控制要求越來越高，所以設(shè)計更加先進的無刷直流電機控制系統(tǒng)顯得更加重要了。研究現(xiàn)狀國外研究現(xiàn)狀因無刷直流電機具有體積小，輕便且控制性能良好等特點，所以其被應(yīng)用在伺服控制系統(tǒng)當(dāng)中，無刷直流電機從誕生的這幾十年來，對其的研究一直很火。國外經(jīng)過對BLDC幾十年的研究，無刷直流電機以經(jīng)發(fā)展的相對來說比較成熟。科學(xué)家很早就再研究用電子換相器件來取代機械換相的方式。但是由于當(dāng)時技術(shù)，生產(chǎn)力發(fā)展的限制，他們只能在實驗室進行簡單的實驗，無法得到大面積的推廣。美國研究員D.Harrison在1955年發(fā)明了用晶體管換相來代替直流電機機械換相的方式標(biāo)志著無刷電機的誕生。MAC公司在1978年研發(fā)的無刷直流電機控制器才真正意義上推動了無刷直流電機在工業(yè)生產(chǎn)的使用。國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)關(guān)于無刷直流電機的研究比較晚，我國的研究院校主要是在20世紀(jì)70年代才開始研究無刷直流電機。無刷直流電機在80年代才開始進入到實際的應(yīng)用當(dāng)中。到了21世紀(jì)后，我國的BLDC發(fā)展雖然取得了一些進步，但由于技術(shù)不成熟導(dǎo)致造價比較高，所以達不到物美價廉的程度。隨著我國的發(fā)展，工業(yè)自動化程度的提高促使著無刷直流電機的發(fā)展。國產(chǎn)自主研發(fā)的華中數(shù)控、航天數(shù)控等品牌應(yīng)運而生。雖然我國也有比較好的高端產(chǎn)品，但由于性價比的原因國際高端產(chǎn)品還是三菱、安川等品牌搶占。德國和日本一些品牌憑借著其高性價比占據(jù)著國內(nèi)大量的市場份額。在需要精度比較高的地方，伺服控制系統(tǒng)還是被日本，歐美這些發(fā)達國家所占有大量的市場份額，國內(nèi)和其他發(fā)達國家相比還有很大程度上的差距。智能控制系統(tǒng)水平的高低主要顯示在硬件系統(tǒng)、控制算法這兩個方面。因為我國可以采購其他國家先進的硬件設(shè)備，所以在硬件控制系統(tǒng)當(dāng)中我國與其他國家差距不是很大。我國與其他國家控制系統(tǒng)的差距主要是在控制算法層面上的，伺服驅(qū)動的核心技術(shù)是無刷直流電機控制層面。國外控制器占領(lǐng)大部分的高端驅(qū)動系統(tǒng)。所以發(fā)展高端無刷直流電機控制技術(shù)是我國當(dāng)下應(yīng)該做的事情。研究內(nèi)容本文針對直流無刷電機的參數(shù)具有時變性，多變量、非線性的特點，首先搭建無刷直流電機雙閉環(huán)仿真模型，然后把傳統(tǒng)PI控制的雙閉環(huán)模型改造為具有模糊PI控制的無刷直流電機仿真模型。將模糊控制算法結(jié)合傳統(tǒng)PI控制一起應(yīng)用在無刷直流電機控制系統(tǒng)當(dāng)中，在直流無刷電機的換相工作原理基礎(chǔ)研究之上，在MATLAB/SIMULINK上對模糊PI控制的無刷電機進行仿真，從而驗證模糊PID自適應(yīng)控制的優(yōu)點。論文結(jié)構(gòu)安排本文章節(jié)結(jié)構(gòu)安排如下：第一章是緒論，主要介紹國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和研究背景，并且還介紹研究內(nèi)容和意義。第二章介紹無刷電機工作原理，主要介紹無刷電機工作原理和控制方式。第三章雙閉環(huán)無刷直流電機電路設(shè)計與實現(xiàn)。先從整體介紹無刷直流電機仿真框圖，然后分別介紹各個功能模塊的硬件電路。第四章電機模糊控制算法與仿真。主要是關(guān)于模糊控制的基本原理以及模糊控制器的設(shè)計。第五章根據(jù)傳統(tǒng)PI控制與模糊PI控制的測試結(jié)果，得出結(jié)論。第二章直流無刷電機工作原理2.1傳統(tǒng)直流電機基本組成圖2.1直流電機示意圖2.2無刷直流電機基本組成圖2.2BLDC電機示意圖2.3無刷直流電機的優(yōu)點無刷直流電機因其可以通過控制開關(guān)管的通斷使其轉(zhuǎn)矩時刻保持在最大值，所以它的第一個優(yōu)點就是高效率。而直流電機只有在旋轉(zhuǎn)一周期間的一瞬間可以產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩，不能時刻保持最大轉(zhuǎn)矩。如果直流電機想要達到無刷電機相同大的轉(zhuǎn)矩就需要增大其磁體體積。相對于有刷電機來說無刷電機取消了電刷，從而避免了有刷電機在旋轉(zhuǎn)過程產(chǎn)生的噪音和電火花現(xiàn)象，這是無刷電機第二個優(yōu)點。無刷電機可以通過周密的控制來減少電機的電損耗，這時無刷電機第三個優(yōu)點。2.4無刷直流電機運行原理2.4.1無刷直流電機的結(jié)構(gòu)無刷電機結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。直流電機是定子是磁體，轉(zhuǎn)子是繞組的結(jié)構(gòu)，而無刷直流電機正好相反，它的定子繞有線圈，而轉(zhuǎn)子是一塊永磁體，所以無需像轉(zhuǎn)子通電，這樣就實現(xiàn)了無需電刷就可以使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。另一方面，無刷電機不是簡單的將線圈接入到電源正負極就可以了，其控制相對于有刷電機變得復(fù)雜一些。無刷電機轉(zhuǎn)子是永磁體，因此就無法像直流電機一樣通電就可以實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)動了。但是因此無需電刷及換向器，可謀求延長使用壽命。圖2.3BLDC電機的外觀及內(nèi)部構(gòu)造2.4.2無刷直流電機的運行方式為了研究無刷電機的運行方式，雖然在實際應(yīng)用當(dāng)中會有多對極的電機，但為了研究無刷電機的運行方式，我們將其理想化為一對極來進行研究其運行原理。圖2.4一對極無刷電機如圖2.4所示，我們可以將無刷電機的線圈其命名為U、V、W，分別向這三個線圈通電后會產(chǎn)生各自的磁通量。首先向U相通電，其產(chǎn)生的磁通量如圖2.5所示。但實際上電機采用的是三相星型接法，我們無法僅僅向其中一相進行通電。所以我們在這里采用向UW兩相進行通電，如圖2.6所示在兩相線圈U、W產(chǎn)生磁通量。將這兩相的磁通量進行合成就和得到如圖2.7所示那樣較大的磁通量了。轉(zhuǎn)子永磁體會被吸引而發(fā)生旋轉(zhuǎn)，以使轉(zhuǎn)子N極方向與合成磁通量方向一致。圖2.5U相通電時磁通量方向 圖2.6UW通電時磁通量方向圖2.7UW合成磁通量方向通過控制三相全橋開關(guān)管的通斷來改變合成磁通量的方向，進而帶動著轉(zhuǎn)子不斷的旋轉(zhuǎn)。2.4.3無刷直流電機的電路連接方式圖2.8電機連接圖直流無刷電機控制電路采用三相星形全控橋式連接方式，如上圖2.8所示。采用三相星型連接方式時有兩相是導(dǎo)通的，另外一項相是斷開的。逆變電路由六個開關(guān)管組成，每個開關(guān)管導(dǎo)通120度，它們的相位相差60度。假設(shè)無刷電機開始時是A、B相導(dǎo)通，此時是開關(guān)管T1和T5導(dǎo)通，電流從T1流入繞組A相，后又從B相經(jīng)T5開關(guān)管回到電源。這種狀態(tài)會保持60個電角度，只有位置傳感器檢測到位置信號時才開始換相，這時控制電路將關(guān)閉T5，同時開啟T6，這時導(dǎo)通相變?yōu)锳、C相，不斷循環(huán)。開關(guān)管的導(dǎo)通順序是T6T1、T1T2、T2T3、T3T4、T4T5、T5T6，此時直流無刷電機導(dǎo)通順序是AB、AC、BC、BA、CA、CB。下圖是無刷電機轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)子示意圖，下面對這六換相個時刻一一分析。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到圖a的位置時，該時刻是轉(zhuǎn)子開始換相的前一個時刻，此時電流流向BC兩相。位置傳感器檢測到位置信號時就會觸發(fā)換相,這時A相會開始導(dǎo)通，同時C相會斷開，B相保持不變，實現(xiàn)AC兩相換相。當(dāng)電機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到圖c時，電機已經(jīng)轉(zhuǎn)過60度電角度，這時位置傳感器又會觸發(fā)換相，這時B相會斷開，同時會導(dǎo)通C相，實現(xiàn)BC兩相換相。如圖所示，圖c是換相前電流方向，圖d是換相后電流方向。同理，圖e和圖f為直流無刷電機轉(zhuǎn)過120度電角度時換相前和換相后的電流方向。圖2.9轉(zhuǎn)子位置圖由上面的描述可以得出直流無刷電機電流和感應(yīng)電動勢波形特性如圖2.10電流是120度寬度的矩形波感應(yīng)電動勢是120度寬度的梯形波圖2.10電流與感應(yīng)電動勢波形圖隨著無刷電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，霍爾傳感器輸出波形如圖2.11所示。在電機轉(zhuǎn)過一個電周期時位置傳感器會產(chǎn)生6種編碼狀態(tài)，為110,100,101,001,011,010。開關(guān)管是根據(jù)這六種編碼狀態(tài)進行導(dǎo)通或者截至的。圖2.11霍爾波形圖為了使無刷電機以最大的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動時，需要霍爾編碼為001時，電流B相流入，從A相流出，此時時AB兩相導(dǎo)通。當(dāng)霍爾編碼為101時，控制器導(dǎo)通BC兩相。依次類推，霍爾編碼和定子導(dǎo)通順序如表2-1所示。2-1正轉(zhuǎn)換相控制規(guī)則表（PSWPSVPSU）導(dǎo)通相導(dǎo)通功率管001VU(V頭U尾）T3T4101VW(V頭W尾）T3T2100UW(V頭W尾）T1T2110UV(U頭V尾）T1T6010WV(W頭V尾）T5T6011WU(W頭U尾）T5T4同理，當(dāng)直流無刷電機順時針轉(zhuǎn)動時，繞組導(dǎo)通順序和霍爾編碼的關(guān)系完全顛倒，如表2-2所示。2-2反轉(zhuǎn)換相控制規(guī)則表導(dǎo)通相導(dǎo)通功率管101WV(W頭V尾）T5T6100WU(W頭U尾）T5T4110VU(V頭U尾）T3T4010VW(U頭W尾）T3T2011UW(U頭W尾）T1T2001UV(U頭V尾）T1T6隨著無刷直流電機轉(zhuǎn)動過程，控制器會根據(jù)位置傳感器反饋的信號來控制相應(yīng)開關(guān)管的通斷。從而改變氣隙磁場，產(chǎn)生扭矩，使電機轉(zhuǎn)動。如此就實現(xiàn)了直

流無刷電機換相。2.5無刷直流電機調(diào)速原理無刷電機定子繞組反電動勢表達式為：(2.1)B是磁感應(yīng)強度，L是導(dǎo)線長度，N為每相電樞繞組串聯(lián)導(dǎo)體的匝數(shù)，V是導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)線速度,其表達式為：(2.2)D是電樞內(nèi)徑，n是電機轉(zhuǎn)速，p是極對數(shù)，t是極距。將公式(2.1)和(2.2)合并得：（2.3）而氣隙磁通量表達式為：（2.4）a為計算極弧度系數(shù)，把（2.4）帶入（2.3）得反電動勢為：（2.5）因為無刷電機采用星型連接，每一時刻都有兩相導(dǎo)通，所以其線電動勢為：（2.6）其中Ce為電動勢常數(shù)令兩相導(dǎo)通的電壓為u,那無刷電機電壓平衡方程為：（2.7）把式(2.6)代入上式(2.7)經(jīng)過化簡可得:(2.8)由式(2.8)可以知道，無刷電機轉(zhuǎn)速只與磁場強度和電樞電壓u有關(guān)。由此可得無刷電機調(diào)速主要是弱磁調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速這兩種辦法。調(diào)壓調(diào)速包括用PWM來調(diào)節(jié)占空比調(diào)節(jié)從而進行調(diào)壓，控制晶閘管的相位角，直流變換電路這三種方式。因為PWM控制技術(shù)簡單等特點，還可以起到抑制諧波的優(yōu)點，所以本文將采用PWM的方式來進行調(diào)壓輸出。弱磁調(diào)速主要是改變電勢常數(shù)Ce。但由于轉(zhuǎn)子為永磁體，上述參數(shù)基本固定不變，所以這種方法無法實施。2.6不同PWM調(diào)制方式對無刷直流電機調(diào)速的影響2.6.1脈寬調(diào)制的含義PWM的全稱是脈沖寬度調(diào)制的意思，改變脈沖的寬度也就是改變t在一個周期T的占比。我們在一次調(diào)制當(dāng)中所能夠改變的最小值Δtmin稱為PWM的分辨率?；靖拍钣校赫伎毡?、分辨率；占空比：它就是在一個PWM周期當(dāng)中高電位所占用的時間與一個周期的比值,如過一個PWM的頻率是1Hz，那么它一個周期使用的時間就是1s，此時如果高電位所占用的時間是0.5s，那么低電位所用的時間也是0.5s，此時PWM的占空比就是0.5:0.5，也就是1：1。分辨率：它就是PWM的占空比最小是多少，對于數(shù)字控制系統(tǒng)，如果是16位的PWM控制系統(tǒng)，理論上其分辨率就是1:65535，如果是8位的控制系統(tǒng)那么其理論上的分辨率是1：255。如果t=0，那么其占空比為0%，如果t=T，那么其占空比為100%，16位的PWM就是將100%的占空比分為65536個檔位，8位的PWM就是將100%的占空比分為256個檔位，如果擋位越大，那么其分辨率就會越高，調(diào)速就越順滑。PWM特點PWM控制系統(tǒng)從處理器到被控系統(tǒng)其控制信號都是數(shù)字量而不是模擬量，這樣就可以有效減少了一系列模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換的過程是其第一個優(yōu)點，這樣的控制形式可以有效地減少噪聲，只有噪聲的強度達到使PWM的0變?yōu)?或者是1變?yōu)?的時候其才會發(fā)生變化。PWM控制的第二個優(yōu)點是其抗干擾的能力，這也和第一個優(yōu)點是有關(guān)系的，這也解釋了為什么我們經(jīng)常會將PWM用于通信用途。我們只需要將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)镻WM可以擴大通信的距離。這時我們只需要在接收端用一個濾波調(diào)制裝置就可以將PWM的高頻的方波還原為原先的模擬信號。PWM控制原理我們假設(shè)有三個不同的脈沖信號，脈沖信號的頻率是1Hz，也就是周期都是1s。第一個脈沖占空比為80%，第二個脈沖占空比為60%，第三個脈沖占空比為40%。那么這些不同占空比的脈沖是如何對模擬電路進行控制的呢？我們可以用點亮LED小燈單片機程序來做一個形象的類比，當(dāng)我們輸入LED=1時小燈就會發(fā)亮，我們輸入LED=0時小燈就會熄滅。如果我們控制輸入LED=1或者LED=0的時間不同時小燈就會不斷地閃爍。如果我們把把小燈閃爍的時間設(shè)置到我們?nèi)庋鄯直娌怀鰜淼某潭鹊脑?，小燈在我們的眼里就會呈現(xiàn)出常亮的狀態(tài)，但是我們會發(fā)現(xiàn)這個發(fā)亮的強度沒有我們設(shè)置LED=0時的發(fā)亮強度大。當(dāng)我們不斷改變LED=0和LED=1時的時間不同時我們會發(fā)現(xiàn)小燈呈現(xiàn)的亮度強度各不相同，這和模擬電路控制有一樣的效果的感覺了，而不是數(shù)字電路時簡單的0和1。所以由此可以知道在上述不同的脈沖當(dāng)中，第一個脈沖小燈呈現(xiàn)的亮度最低，第二個脈沖亮度次之，第三個脈沖亮度最高。2.6.2不同脈寬調(diào)制的對比使用PWM進行調(diào)壓時定子端電壓表達式為:(2.9)E為直流電源電壓,t為開關(guān)管導(dǎo)通時間,U為定子端電壓，T為PWM波的周期，X=t/T為PWM波的占空比。這時無刷直流電機的轉(zhuǎn)速公式變?yōu)?2.10)由上面的公式可以得到要想調(diào)節(jié)無刷電機的轉(zhuǎn)速，只需要調(diào)節(jié)PWM的占空比就行，由（2.10）可知其無刷電機的占空比和轉(zhuǎn)速成正比。在無刷電機的控制系統(tǒng)中，一個周期內(nèi)每個開關(guān)管導(dǎo)通120度，導(dǎo)通相位角分別滯后60電角度。采用PWM方式控制開關(guān)管的通斷，PWM信號控制方式有五種，如圖2.12所示。ON-PWM:開關(guān)管前60度恒導(dǎo)通，后60度受PWM信號控制，如圖(a)所示。PWM-ON:開關(guān)管后60度恒導(dǎo)通，前60度受PWM信號控制，如圖(b)所示。HPWM-LON:此時電路上橋臂開關(guān)管受PWM控制，下橋臂開關(guān)管恒導(dǎo)通，如圖(c)所示。HON-LPWM:此時下橋臂受PWM控制，上橋臂開關(guān)管恒導(dǎo)通，，如圖(d)所示。HPWM-LPWM:此時上下橋臂都受PWM控制，如圖(e)所示。其中，ON-PWM、PWM-ON為雙單邊雙管控制方式，HPWM-LON、HON-LPWM為單邊單管控制方式，HPWM-LPWM為雙邊控制方式。圖2.125種PWM控制方式從無刷電機控制系統(tǒng)的角度出發(fā)，會綜合以下幾個因素來選擇PWM控制方式：1.開關(guān)管發(fā)熱損耗2.控制方式實現(xiàn)的難易程度3.影響無位置檢測方式得到反電動勢的程度顯然，使用雙邊調(diào)制時，每個開關(guān)管的功率損耗是單邊控制方式的兩倍，從而使開關(guān)管發(fā)熱嚴重而影響其使用壽命。所以，HPWM-LPWM雙邊控制方式直接淘汰。并且由文獻[13]可知在同等條件下HPWM-LON控制方式無刷電機電樞電壓尖峰電壓最小，而且包含的諧波量最小，因此在無位置無刷傳感器的BLDC控制系統(tǒng)中可以更容易就獲取到BLDC轉(zhuǎn)子位置，為后面PI控制的仿真電路提供了理論依據(jù)。2.7無刷直流電機轉(zhuǎn)子位置檢測2.7.1位置傳感器檢測法位置傳感器是無刷直流電機的核心部分，它可以根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置來向控器器發(fā)出控制信號從而控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，傳感器與控制器結(jié)合在一起來代替直流電機的機械換相裝置，無刷直流電機現(xiàn)在有電磁式、光電式、磁敏式這三種類型的傳感器。電磁式位置傳感器電磁式傳感器是用電磁感應(yīng)原理對轉(zhuǎn)子位置進行檢測的，這時繞組會產(chǎn)生高頻感應(yīng)信號，經(jīng)濾波和整形可以得到轉(zhuǎn)子位置信號。光電式位置傳感器光電式傳感器是用光電耦合原理對轉(zhuǎn)子位置進行檢測的，當(dāng)電機轉(zhuǎn)動時，遮光板隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而不斷的旋轉(zhuǎn)，此時光敏三極管會隨著感應(yīng)光源的強弱不斷地導(dǎo)通與關(guān)斷，控制器根據(jù)三極管通斷的信號根據(jù)邏輯關(guān)系處理來控制開關(guān)管的通斷。磁敏式位置傳感器對轉(zhuǎn)子位置進行檢測的，霍爾傳感器根據(jù)磁場變化輸出霍爾信號，控制器根據(jù)霍爾信號來控制開關(guān)管的通斷。使用位置傳感器時還有一些缺點，比如在惡劣環(huán)境下可能導(dǎo)致其損壞，這時維修成本就會加大，而且如果需要高精度的位置傳感器的話，其成本價也會比較高。所以此時無需傳感器的無位置檢測方法在科學(xué)家的研究下應(yīng)運而生。2.7.2無位置傳感器檢測法無位置傳感器檢測就是利用一些算法，通過獲得電壓電流等信息進行位置的計算，有的也通過注入一些高頻分量或者諧波分量檢測位置。以上是軟件方法，也有使用硬件方法的，就是雖然沒有使用傳感器，但是利用構(gòu)造虛擬中點等方法，再結(jié)合軟件進行檢測。常見的無位置傳感器檢測法包括反電動勢檢測，續(xù)流二極管工作狀態(tài)檢測，定子三次諧波檢測，瞬時電壓方程法等。第三章直流無刷電機PID控制算法與仿真3.1PID控制算法PID控制技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，它是所有智能控制技術(shù)當(dāng)中最早出現(xiàn)的控制技術(shù)，因其控制可靠性高，調(diào)試簡單，魯棒性也比較好的特點，所以PID控制技術(shù)以經(jīng)廣泛的應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備當(dāng)中。PID控制原理傳統(tǒng)PID控制原理框圖如圖3.1所示。圖3.1PID控制原理框圖PID控制原理是根據(jù)輸入，輸出兩者相減得到的誤差進行比例，積分，微分的作用得到輸出值去控制被控對象，其輸出方程為：（3.1）u是控制器的輸出值，Ki是積分常數(shù)，Kp是比例常數(shù)，Kd是微分常數(shù)PID控制器傳遞函數(shù)表達形式為： （3.2）其結(jié)構(gòu)控制框圖如圖3.2所示圖3.2PID控制器結(jié)構(gòu)框圖通過調(diào)整PID的三個參數(shù)Ki,Kp,Kd可以讓被控系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。比例模塊：通過偏差量成比例的來控制被控對象以此來減少誤差。比例這個參數(shù)可以增加系統(tǒng)響應(yīng)速度，比例參數(shù)越大系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，但同時系統(tǒng)也會出現(xiàn)超調(diào)，比例參數(shù)越小也不好，它會減少系統(tǒng)響應(yīng)的時間，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)變壞。比例控制因為是利用系統(tǒng)的誤差來進行控制的，所以它無法實現(xiàn)系統(tǒng)的無靜差控制。積分模塊：它的作用主要是實現(xiàn)系統(tǒng)的無靜差控制，積分參數(shù)決定著積分環(huán)節(jié)的強弱，但是積分強度過強會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。微分環(huán)節(jié)：它的作用就是當(dāng)誤差量即將發(fā)生較大變化趨勢時提前發(fā)出校正信號從而達到快速調(diào)節(jié)的作用，但是要注意的是微分強度過強會導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩。（2）PID控制算法的局限性及其發(fā)展方向PID控制算法雖然其可靠性比較好，魯棒性強，調(diào)試簡單等特點而在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是隨著社會的發(fā)展，被控對象越來越復(fù)雜，PID控制技術(shù)在某些場合已經(jīng)無法勝任這些復(fù)雜場合的控制任務(wù)了，而且PID參數(shù)的確定經(jīng)常是用豐富的調(diào)試經(jīng)驗和大量的調(diào)試來得到，所以無法得到最優(yōu)秀的參數(shù)值。鑒于此就需要對PID控制算法進行改進，因為直流無刷電機的參數(shù)是個時變參數(shù)，并且電機本身具有非線性等特點。使用傳統(tǒng)的PID控制算法很難做到精確控制，所以本次論文運用模糊控制對無刷電機轉(zhuǎn)動進行控制。3.2傳統(tǒng)PID控制算法仿真框圖無刷直流電機仿真系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制，利用經(jīng)典PI控制算法。無刷電機控制系統(tǒng)總體框圖如圖3.3所示，無刷電機雙閉環(huán)總體仿真框圖如圖3.4所示。圖3.3模型控制系統(tǒng)總體框圖圖3.4無刷直流電機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真模型無刷電機雙閉環(huán)PI控制仿真模型采用的是PWM調(diào)節(jié)定子兩端端電壓進而控制電機轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子位置檢測的方法采用的是利用霍爾傳感器進行檢測。由第2章分析可得PWM控制方式采用的是HPWM-LON控制方式，如圖3.5所示。圖3.5采用PWM方式調(diào)速時功率開關(guān)管調(diào)制方式由第二章分析可得開關(guān)管狀態(tài)和霍爾信號關(guān)系如表3.1所示表3.1開關(guān)管狀態(tài)和霍爾信號關(guān)系3.3系統(tǒng)模塊設(shè)計3.3.1轉(zhuǎn)速PI控制模塊轉(zhuǎn)速PI控制器是將轉(zhuǎn)速誤差經(jīng)PI調(diào)節(jié)得到期望的電流值i*,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器模塊示意圖如下圖3.6所示，其控制算法如下：（3.3）Ki、Kp為PI控制算法的積分常數(shù)、比例常數(shù),i*為期望得到的電流值圖3.6轉(zhuǎn)速PI控制器轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器的積分常數(shù)為0.25，比例常數(shù)為0.0045，輸出期望電流值限幅為正負6。3.3.2電流調(diào)節(jié)PI控制模塊電流調(diào)節(jié)器是根據(jù)期望得到的電流和反饋電流的差值經(jīng)過PI調(diào)節(jié)得到希望得到的PWM波的占空比，電流調(diào)節(jié)器的示意圖如圖3.7所示，其控制算法如下：（3.4）Ki、Kp為PI控制算法的積分常數(shù)，比例常數(shù)，Te*為期望得到的PWM波的占空比。圖3.7電流PI調(diào)節(jié)器電流PI調(diào)節(jié)器的積分常數(shù)為0.01，比例常數(shù)為1，輸出期望值限幅為正負500。3.3.3轉(zhuǎn)速指令值模塊圖3.8轉(zhuǎn)速指令模塊由圖可知設(shè)置的無刷電機的期望轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)3.3.4電壓源模塊圖3.9電壓源模塊由圖可知電壓源選擇的是直流電壓，其幅值大小為500V3.3.5三相逆變器模塊圖3.10三相逆變器模塊因為無刷電機定子繞組采用的是三相星型連接方式，所以驅(qū)動電路我選擇的是三相全橋驅(qū)動回路，其功率開關(guān)器件我選擇的是MOS管。3.3.6霍爾解碼模塊圖3.11霍爾解碼模塊霍爾解碼模塊是配合著后面整流模塊一起起到的作用就是按照邏輯關(guān)系將三相電流整成一條流過定子繞組的實際電流在反饋給電流環(huán)與期望電流作比較。3.3.7PWM模塊圖3.12PWM模塊該模塊的功能就是將三角波與電流調(diào)節(jié)器的輸出值進行邏輯處理得到PWM波，由上述參數(shù)可以看出，三角波的頻率為1000Hz。3.3.8電機模塊圖3.13電機模塊無刷電機采用的是SimPowerSystems庫自帶的模塊，其定子電阻為2.875Ω，每相電感為8.5mH,電機極對數(shù)為4，反電動勢波形設(shè)置為梯形波。3.3.9驅(qū)動模塊圖3.14驅(qū)動模塊該模塊的功能就是根據(jù)根據(jù)霍爾輸出信號采用HPWM-LON調(diào)制方式來改變定子繞組端電壓，從而調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。3.3.10信號測量模塊圖3.15信號測量模塊該模塊是將電機輸出值進行分束處理以便得到想要查看的信號波形，我選擇查看的信號波形是三相定子的反電動勢波形，定子電流波形，還有轉(zhuǎn)速，因為得到的轉(zhuǎn)速是用弧度表示的，所以要經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚聿拍艿玫綄嶋H的轉(zhuǎn)速。3.3.11負載轉(zhuǎn)矩模塊圖3.16負載轉(zhuǎn)矩模塊為了測試各個控制算法的魯棒性，需要模擬負載擾動，由圖3.16可以知道負載轉(zhuǎn)矩在0.2S由1N·m變?yōu)?N·m。3.3.12ac/dc整流模塊圖3.17三相整流模塊為了得到流過三相定子繞組的實際電流值進行反饋，所以設(shè)計了該模塊將三相定子電流經(jīng)過邏輯關(guān)系處理得到實際電流值進行反饋。3.3.13POWERGUI模塊這個是simulink仿真必備的一個工具，做電力電子仿真一般都需要，可用于設(shè)置仿真離散時間，或者是做其他分析用。圖3.18POWERGUI模塊3.4仿真結(jié)果仿真實驗中取電源為500V的直流電源，系統(tǒng)仿真時間設(shè)置為0.5s，初始負載轉(zhuǎn)矩為1N?M，給定轉(zhuǎn)速n=1500(rpm)。0.25s時增加負載轉(zhuǎn)矩4N?M，得到的三相電流，反電動勢波形以及轉(zhuǎn)速波形如下圖所示。3.4.1三相電流波形圖3.19三相定子電流波形無刷電機開始啟動時會產(chǎn)生大的沖擊電流，然后經(jīng)電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用慢慢恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)，在0.25s后隨著轉(zhuǎn)矩突然增加，定子電流也隨之增大。3.4.2反電動勢波形圖3.20定子三相反電動勢由第二章分析可以得到定子三相反電動勢是相位相差120度電角度的梯形波。3.4.3轉(zhuǎn)矩波形圖3.21電磁轉(zhuǎn)矩波形電機開始轉(zhuǎn)動的時候會產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩沖擊，后隨著PI調(diào)節(jié)的作用轉(zhuǎn)矩慢慢恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)，0.25s后隨著負載轉(zhuǎn)矩的增加，輸出轉(zhuǎn)矩也慢慢增加。3.4.4轉(zhuǎn)速波形圖3.22電機轉(zhuǎn)速波形由圖4可知在設(shè)定轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)的啟動曲線中，轉(zhuǎn)速經(jīng)過一個比較大的超調(diào)量后回復(fù)到1500轉(zhuǎn)，并且在0.25秒后施加轉(zhuǎn)矩擾動經(jīng)過小的失速后經(jīng)PI調(diào)節(jié)控制恢復(fù)到正常轉(zhuǎn)速。第四章直流無刷電機模糊PID控制算法與仿真4.1模糊控制基礎(chǔ)與理論方法4.1.1模糊控制的發(fā)展模糊控制經(jīng)過幾十年的發(fā)展，美國教授Zadeh在1965年首次提出模糊算法這些專業(yè)名詞。英國Mamdani教授在1987年的時候在蒸汽機控制系統(tǒng)使用到模糊控制算法。自此1987年模糊控制算法在大型工程項目得到了廣泛的應(yīng)用后，國內(nèi)外許多專家開始加大對模糊控制算法的研究，經(jīng)過幾十年的發(fā)展變化后模糊控制算法在現(xiàn)代生活的方方面面都得到了廣泛的應(yīng)用。4.1.2模糊控制的優(yōu)缺點雖然模糊控制發(fā)展的還可以，但是其還是存在一些優(yōu)缺點：模糊控制不需要知道被控對象具有非常精確的數(shù)學(xué)模型，只需要根據(jù)調(diào)試的經(jīng)驗來設(shè)置模糊控制規(guī)則來對被控制對象進行控制，所以它經(jīng)常被用于控制一些無法獲取精確數(shù)學(xué)模型的具有復(fù)雜時變參數(shù)的非線性被控對象，而且模糊控制控制結(jié)構(gòu)簡單，方便人理解。但是模糊控制算法由于發(fā)展時間還比較短，還不是特別成熟，其控制方法還缺少成熟的理論支持，而且其模糊語言的量化規(guī)則主要還是靠試湊法進行，缺乏成熟的理論指導(dǎo)。4.1.3模糊控制原理圖模糊控制器結(jié)構(gòu)框圖如圖4.1所示圖4.1模糊控制結(jié)構(gòu)框圖上面為模糊控制器的原理圖，實際上模糊控制器的輸出并非真正的控制信號，而是作為PID的參數(shù)，所以完整的模糊PID控制器框圖應(yīng)該需要包含PID控制的部分，如圖4.2所示圖4.2完整模糊控制結(jié)構(gòu)框圖其中模糊推理部分即上面的模糊控制器，PID調(diào)節(jié)器才是真正起作用的控制器，而模糊控制器起到的是在線調(diào)整PID控制器參數(shù)的作用。模糊控制器需要具有模糊化，模糊推理，解模糊這三個功能，首先是模糊化，它將偏差變化ec和偏差e轉(zhuǎn)化到設(shè)置的論域當(dāng)中。其次是模糊推理，它是將輸入值送到設(shè)置好的控制規(guī)則庫，利用相應(yīng)的推理法得到一些列模糊值。最后就是解模糊這一步了，它是將得到的一系列模糊值按照相應(yīng)的辦法處理得到最后的精確值。上述三個功能最核心的是模糊推理這一步，而模糊推理需要模糊規(guī)則庫的支持。而模糊規(guī)則是由一系列單獨的條件語句所構(gòu)成，將這一系列模糊條件語句結(jié)合在一起就構(gòu)成了模糊控制規(guī)則庫。如果有n條規(guī)則，就把這n個模糊蘊含關(guān)系做并運算進而構(gòu)成模糊控制總的蘊含關(guān)系：（4.1）4.2模糊PI控制器的隸屬度函數(shù)考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜程度，運算能力及控制性能要求，轉(zhuǎn)速偏差、偏差變化率及PI控制器參數(shù)兩個增量的模糊子集隸屬函數(shù)均選取便于計算的、占用內(nèi)存小的三角形函數(shù)。模糊控制器e的基本論域為[-1500,1500]，模糊論域選為[-3,3],所以其比例因子為0.002，其模糊語言變量取值為{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}，隸屬度函數(shù)如圖4.3所示。模糊控制器ec的基本論域為[-30000,30000]，模糊論域選為[-3,3],所以其比例因子為0.0001，其模糊語言變量取值為{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}，隸屬度函數(shù)如圖4.4所示。同理基本論域為[-0.003,0.003],[-0.3,0.3]，兩者的模糊論域選為[-3,3],所以其比例因子分別為0.001和0.1,其模糊語言變量取值為{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}，的隸屬度函數(shù)分別如圖4.5，4.6所示。圖4.3e的隸屬函數(shù)圖4.4ec的隸屬函數(shù)圖4.5Kp的隸屬函數(shù)圖4.6Ki的隸屬函數(shù)4.3模糊控制器控制規(guī)則模糊控制算法的主要內(nèi)容是制定模糊控制器，其制定的好壞關(guān)系著模糊控制算法控制性能的好壞。根據(jù)長時間調(diào)試無刷直流電機的經(jīng)驗加上對無刷直流電機的研究，總結(jié)出Kp,Ki的控制規(guī)則表如下表4-1,表4-2所示：表4-1Kp的模糊規(guī)則表表4-2Ki的模糊規(guī)則表4.4解模糊本文將采用最常見的Mamdani型推理法,將設(shè)置的49條規(guī)則放到該推理發(fā)法可以得到一些列模糊控制量，但這些模糊控制量無法直接對系統(tǒng)進行控制，還需要最后一步就是對模糊量進行解模糊的處理后方能對被控對象進行控制。接模糊的方法主要有四種：重心法，最大隸屬度法，中位數(shù)法，還有系數(shù)加權(quán)平均法。本次設(shè)計我選擇的是重心法，因為重心法相對于另外三種方法來說其控制精度要高一些，其表達形式如下：(4.2)經(jīng)過重心法解模糊得到PI控制器倆個修訂量Kp,Ki。模糊PI控制器參數(shù)的修正公式為：KpKp0Kp(4.3)KiKi0Ki(4.4)在公式當(dāng)中，Kp0,Ki0是PI控制器的初始值,這兩個參數(shù)可以通過傳統(tǒng)PI控制器進行調(diào)制來得到。4.5控制算法仿真根據(jù)第三章建立的雙閉環(huán)無刷電機仿真模型，將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器改為模糊PI控制，以此來構(gòu)建模糊自適應(yīng)無刷電機仿真模型。首先是在Matlab當(dāng)中找到模糊控制fuzzy模塊，然后在fuzzy模塊中設(shè)置好誤差，誤差變化率還有比例，積分增量的隸屬度函數(shù)，還有解模糊的方法，這里我采用的是重心法來解模糊，模糊控制器如圖4.7所示。圖4.7模糊控制器其次就是在模糊推理庫當(dāng)中建立模糊控制規(guī)則，這里采用的是mamdani推理法，也稱作削頂推理法，模糊規(guī)則的設(shè)置如圖4.8所示圖4.8模糊規(guī)則最后就是構(gòu)建模糊自適應(yīng)無刷電機仿真模型，如圖4.9所示圖4.9模糊自適應(yīng)無刷電機仿真模型模糊自適應(yīng)無刷電機仿真模型當(dāng)中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器模塊如圖4.10所示圖4.10轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器模塊該模塊的功能就是將模糊推理并且經(jīng)過解模糊得到的比例，積分常數(shù)的增量值,然后再與初始的比例，積分常數(shù)值相加得到真正的比例，積分常數(shù)值，然后利用得到的PI參數(shù)來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速誤差從而得到期望的電流值。第五章仿真結(jié)果對比分析設(shè)定同樣的1500轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，對于傳統(tǒng)的PI控制和模糊PI控制進行階躍響應(yīng)仿真，其結(jié)果如下圖4.11所示：4.11階躍響應(yīng)仿真結(jié)果對比圖其中藍線是傳統(tǒng)PI仿真結(jié)果，黃線是模糊PI仿真結(jié)果。傳統(tǒng)PI出現(xiàn)了比較大的超調(diào)后經(jīng)過衰減震蕩達到穩(wěn)態(tài)值，模糊PI在達到1500轉(zhuǎn)時經(jīng)過一個小的超調(diào)后恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)值,模糊PI控制的超調(diào)量為17.6%，普通PI控制的超調(diào)量為22%，所以模糊PI控制的超調(diào)量要比普通PI少4.4%。并且在0.25秒施加負載擾動后經(jīng)過大的失速后經(jīng)過震蕩在0.36s后慢慢恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)值，而模糊PI在施加負載后經(jīng)過模糊PI調(diào)節(jié)在0.31s后快速進入到穩(wěn)態(tài)值，所以模糊PI控制恢復(fù)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的時間要比普通PI控制少20%。由此對比分析，模糊控制相對于傳統(tǒng)的PI控制，模糊控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度更快，調(diào)整時間短，并且魯棒性強，改善了傳統(tǒng)PI控制對于電機控制的動態(tài)與穩(wěn)態(tài)性能。無刷直流電機軟硬件測試6.1測試平臺硬件6.1.1最小系統(tǒng)圖6.1最小系統(tǒng)本次設(shè)計使用的是飛思卡爾MC9S08SG16這款單片機，該單片機總共包括20個針腳，其內(nèi)部還具有AD檢測電路。6.1.2PWM預(yù)處理電路圖6.2PWM預(yù)處理電路該電路將輸入信號進行反向放大輸出，并且通過光電耦合裝置使輸入信號與輸出信號進行隔離以達到抗干擾的作用。6.1.3全橋驅(qū)動電路圖6.3全橋驅(qū)動電路該電路是根據(jù)Drive1的高低電平實現(xiàn)功率開關(guān)管的通斷，配合著軟件設(shè)計以達到驅(qū)動無刷電機旋轉(zhuǎn)的目的。6.1.4位置信號檢測電路圖6.4位置信號檢測電路CH1，CH2，CH3是編碼器的位置檢測信號，通過光電耦合來達到抵抗干擾的作用，從而可到比較精確的位置信號。6.1.5電流，電壓檢測電路圖6.5電流，電壓檢測電路設(shè)計母線電壓檢測電路的目的是因為防止母線電壓出現(xiàn)過電壓或者欠電壓的情況，這樣會影響無刷電機的正常運行。所以設(shè)計了4個15K的分壓電阻進行分壓，使Vsin=1/7VDC，在經(jīng)過一個電壓跟隨器，減少阻抗，最后得到V_out1=Vsin=1/7VDC，當(dāng)直流母線電壓為24V時，輸出電壓為3.42V小于5V可以輸入到單片機內(nèi)進行AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，這樣單片機就可以判斷直流母線電壓是否正常。同理需要設(shè)計電流檢測電路來對直流母線電流進行檢測來判斷是否出現(xiàn)過電流的情況，通常來說直流母線電流比較小，所以需要將電流進行放大處理，放大倍數(shù)為（R18+R27）/R27，因為實際焊接時R18用的是1K電阻，所以放大倍數(shù)為2，后面的過程就和電壓檢測一樣。6.2測試平臺軟件無刷電機的控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)子位置的檢測，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的計算，轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器，PWM波形的產(chǎn)生與占空比的調(diào)節(jié)，故障處理這一些功能，所以軟件的設(shè)計也要和上面相配合，軟件開發(fā)平臺為飛思卡爾CodeWarriorV6.3。6.2.1主程序流程圖主程