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1、电子测量技术第33卷第7期理论与算法ELECTRONICMEASUREMENTTECHNOLOGY2010年7月用于直流电机驱动的控制算法设计吕浩吕世公钱焕裕徐翔(华中科技大学电子科学与技术系武汉430074)摘要:以ARM微控制器为控制核心,IR2104驱动的MOSFET全桥驱动电路和霍尔摇杆为平台,构建了大功率直流有刷电机的控制系统。结合脉宽调制技术的应用,设计了一套有效可行的电机控制算法。实验结果表明,系统控制起来简捷易行,算法设计上安全灵活人性化,并具有小角度大半径转弯、大角度小半径转弯和原地零半径转弯的性能。可直接应用于电动轮
2、椅、电动车等领域。关键词:全桥驱动电路;脉宽调制;灵活;控制算法中图分类号:TM3文献标识码:ADesignofDCmotorcontrolalgorithmLvHaoLvShigongQianHuanyuXuXiang(DepartmentofElectronicScienceandTechnology,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074)Abstract:Constructsahigh2powerDCbrushmotorcontrolsystem,whichtak
3、esARMmicrocontrollerasthecontrolofthecore,IR21042drivenMOSFETfull2bridgedrivercircuitandHallrockerastheplatform.Andwedesignasetofeffective,feasiblemotorcontrolalgorithms,combinedwiththeapplicationofpulsewidthmodulationtechnology.Theresultsoftheexperimentshowthattheoperat
4、ionofthesystemissimpleandeasy,thedesignofalgorithmsissafe,flexibleandhumanized,andthesystemhasthecapabilitiesofturningatsmall2anglelargeradius,large2anglesmallradiusandzeroradius.Thesystemcanbedirectlyappliedtoelectricwheelchairs,electriccarsandotherfields.Keywords:full2
5、bridgedrivercircuit;PWM;flexible;controlalgorithms终端,控制简单灵活,为人机交互提供了便利。霍尔摇杆0引言具有精度高、可靠性高、使用寿命长等优点。面对当今日益凸显的能源问题和环境保护的巨大压霍尔摇杆以垂直摇杆方向建立X2Y坐标平面,输出的[1]力,电动车显示了巨大的优势和非常广阔的市场前景。两路模拟量分别表示在X方向和Y方向的偏移量。经AD混合动力电动汽车近年来发展迅速,是21世纪最具潜力转换后,可得到该平面上的X坐标和Y坐标,所得的坐标[2]的绿色清洁汽车。直流电动机具有非常优秀的线性
6、机值均为正值,故组成了90°的直角坐标系。利用X和Y的械特性,且调速范围宽、控制电路简单,长期以来一直广泛坐标值,通过坐标变换和算法设计,就可得到霍尔摇杆移[324]地应用在各种驱动装置和伺服系统中。动量对应于操作者需要控制的两路电机转速和方向的目前,有刷电机是直流电机的主流产品,广泛地应用关系。[526][7]于电动车等领域。电机驱动技术是电动车的核心部1.2电机控制电路设计分,因此,灵活有效的电机控制算法具有非常重要的研究本系统采用了两个24V直流供电的500W大功率直意义。然而少有文献论述直流电机在该领域应用的控制流有刷电机,改变
7、直流有刷电机速度的最有效方式是采用算法,并且现有的电动轮椅车均具有控制不够灵活和无法脉宽调制(PWM)技术,同时PWM控制也是永磁无刷方波达到零转弯半径等缺点。本文就应用于电动轮椅系统的电动机系统中最常用的控制方法。传统的PWM控制方法大功率有刷直流电机,设计了一套灵活、有效且较为人性如上下桥臂调制、单上桥臂调制、单下桥臂调制、前60°调[8]化的电机控制策略。制和后60°调制等,广泛应用在电动机控制系统中。电机速度V、电枢平均电压Ua与输入电压Ud、占空1硬件平台设计比D的关系如下:1.1霍尔摇杆Ua=Ud×D(其中0≤D≤1)(1)
8、设计中采用了霍尔摇杆作为电机速度与方向控制的V=A×Ua(其中A为比例系数)(2)·46·吕浩等:用于直流电机驱动的控制算法设计第7期图1H桥电路原理直流有刷电机的控制电路为H桥电路,如图1所示,机应用缓变
