一种基于 ARM 的无刷电机控制器设计-论文.pdf

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1、一种基于ARM的无刷电机控制器设计蒋哲，李大寨(j匕京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191)ABrushlessDCMotorControllerBasedonARMProcessorJIANGZhe，LIDazhai(SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，BeihangUniversity，Beijing100191，China)摘要：基于ARM芯片STM32F1O3VET6和功DSP的驱动器控制精度高，但价格高昂；基于单片率MOSFET管，设计了一种适用于低电压

2、、较大电机的控制器控制精度一般很低。ARM芯片的时钟流无刷电机的控制器。详细介绍了控制板和功率板频率和控制精度可以和普通级别DSP相媲美，而且的硬件结构以及保护电路的设计。采用模糊自适应专门集成了针对电机控制的多种外围，价格低廉，非PID算法实现速度闭环与电流闭环控制。实验结果常适合电机控制，可以有效降低控制器体积和成本。表明，控制器响应速度快、运行稳定及可靠性高，能功率MOSFET体积小，开关速度快，需要的驱动功够满足使用要求。率极低，非常适合大电流电路的频繁开闭动作。因关键词：无刷电机；ARM；MOSFET；模糊自适此，适

3、合大电流无刷电机的PWM控制。应PID控制1系统组成原理中图分类号：TP273文献标识码：ABLCDM控制器由控制板和驱动板组成。控制文章编号：i001—2257(2014)08—0056一O3板通过USART和CAN总线接口可以与上位机通Abstract：ThisarticleintroduceabrushlessDC信，控制板负责采集BLCDM的Hall传感器传来的motor(BLDCM)controllerbasedon电机换向信号并通过控制算法的计算之后输出相应STM32F1O3VET6andmetal—oxide—s

4、emiconduc—的PWM信号给功率板，采集编码器传回来的位置torfield—effecttransistor(MOSFI~T)，thestruc—信号用于实现位置闭环控制，采集电流信号及温度tureofcontrolboardanddriveboardisshowedin信号，实现过电流保护和过热保护。功率板接收控detai1，protectcircuitstoprotectthecontroller制板发出的PWM控制信号，通过控制母线电源的fromovercurrentandoverheatingarealsode—

5、通断时序来控制电机的运转，如图1所示。signed．Thiscontrolsystemresponsesfastandstablyintestsandisespeciallysuitabletobeap—pliedtocontrolthemotorwithlowvoltageandrel—ativehighcurrent．Keywords：brushlessDCmotor；ARM；MOS—FET：adaptivefuzzyPIDcontrol图1系统组成原理0引言2控制板硬件电路设计主控芯片选用ST(意法半导体)公司的STM3

6、2无刷直流电机(BLDCM)是随着电子技术的迅系列ARM芯片，该系列芯片采用Cortex—M3内速发展而发展起来的一种新型直流电机，广泛应用核，采用8MHz外部晶振，通过锁相环倍频后时钟于航空航天、电子设备、采矿和化工等行业Ⅲ。基于频率最高可达到72MHz，其片上集成了USB，US—收稿日期：2014—03—12ART，SPI，Ic和ADC等丰富的外设资源，其增强·56·《机械与电子}2014(8)ARM型系列内嵌了非常适合三相无刷电机控制的高级定2．3保护电路时器和ADC，完全满足控制器的设计要求口]。电流传感器选用ACS7

7、56，电流检测范围为±为提高性能，实现位置闭环和电流闭环控制，选50A，灵敏度为4OmV／A。电流传感器检测功率板用2片ARM芯片作为处理器，ARM1处理器负责母线的电流信号，通过滤波电路信号调理后输入采集功率板的母线电流信号，通过设定的算法计算ARM1进行A／D转换处理，如图3所示。如果电后实现电流闭环，采集Hall传感器信号，通过换向流值超过4OA，则触发并进入中断程序，电流错误逻辑的计算后产生不同占空比的PWM信号并传送标志位flag_I置1。温度传感器安装在功率板上，给功率板。ARM2处理器负责采集电机轴的位置温度测量

8、范围为一55～125℃，通过IC总线与信号，通过设定的算法计算后实现位置闭环。设计ARM2进行通信，实时监测功率板的温度，当温度了2种位置信号(电位计和编码器)的采集电路，以超过8O℃时，同样触发并进入中断程序，温度错误适应不同的应用需求，如图2所示。标志位flag—T置1。