基于ATmega8的大功率直流电机控制系统设计与实现

1、基于atmega8的大功率直流电机控制系统设计与实现 一、前言 直流作为主要的机电能量转换的装置，广泛应用于各行各业。随着计算机技术的迅猛进展，电动机的控制办法也发生了巨大的变幻，模拟控制办法已基本被数字控制办法所取代。本系统采纳atmega8为核心控制器，通过波来控制h桥中器件的导通和关断，把直流变成电压脉冲列，控制电压脉冲的宽度或周期，将26v直流电变为沟通电在在通过将升压到180v在整流获得的，其中还将用pwm控制技术来控制直流电动机的转速。二、系统硬件设计(一)系统工作原理系统控制器主要采纳的是atmega8单片机为控制芯片。通过霍尔检测，光电对速度举行检测。在通过单片机产生pwm波来

2、控制h桥的mosfet，对mosfet的驱动我们采纳互补式的隔离脉冲变压器驱动。将直流电逆变为沟通电在通过变压器将26v的直流升压到180v的电压。对电机的控制我们采纳的是双闭环调速系统。(二)主要硬件设计1、双闭环控制器按照自动控制原理，反馈控制的闭环系统是按被调量的偏差举行控制的系统，假如被调量发生偏差，囫囵系统就会自动产生订正偏差的作用。在本系统的设计中，采纳比例积分调整算法，双闭环负反馈系统，分离为电流pi调整和转速pi调整算法。通过程序计算出电流环输出电压值，将电枢电压值作为pwm波形占空比的设定值，单片机输出pwm波形，为了防止反馈控制的闭环调速系统在启动和堵转时电枢电流过大的问题

3、，引入了电流截止负反馈环节。为了很好的得到输入信号，我们运用软件程序设计增强了一个卡尔曼滤波。卡尔曼滤波是以最小均方误差为估量的最佳准则，来寻求一套递推估量的算法，其基本思想是：采纳信号与噪声的状态空间模型，利用前一时刻地估量值和现时刻的观测值来更新对状态变量的估量，求浮现时刻的估量值。图1 由atmega8构成的大功率直流电机控制器2、pwm整形和mosfet驱动电路利用74hc74的特性可以得到u1002的sd和rd都接高电平，让pwm信号接click端。当pwm处于由高电平常，因为74hc74的d端接的是q非端，所以在pwm由低电平转换为高时q和q非的输出波形就交替变换，从而将一路的pw

4、m分频为两路的pwm。这两路方波信号分离接到两个与非门的输入端，与非门的另外两个端口相联后在单片机产生的pwm信号相接，当pwm为低电平是两个与非门的输出都为高电平，从而使得最后四路pwm输出都为低电平，完成了驱动mosfet的死区功能。当click处于升高沿的时候q和q非端的输出端也交替的输出凹凸电平。从而将较低频率的pwm信号通过500khz的载波信号通过脉冲变压器举行传输。3、电机驱动和电流检测电路主要是通过mosfet的导通和关断将直流逆变为沟通电，通过变压器将逆变过后的沟通电整流为直流电，在变压器中我们实现了升压的过程。其中最重要的是要实现h桥中mosfet控制时要求对管开通和关断的

5、时光要一样。这样才干保证变压器不处于饱和状态。从而实现26v直流电升压到180v的功能。为了便于我们对电机的控制，我们在这里加上了来实现对电流的检测。图2 主程序流程图4、速度检测电路将信号盘安装在电动机的转轴上，光电转速传感器正对着信号盘。当信号盘转动时，光电元件就会输出周期性脉冲信号。信号回旋转360度产生的脉冲数，和其上面的齿数相等。因此脉冲信号的频率大小就反映了电动机转速的大小。三、软件设计主程序是一个循环程序，其主要思路是，首先先设定好速度初始值和电流初始值，然后将检测的输入信号经过卡尔曼滤波后得到输入信号的值，再将着两个值分离和设定值相比较得到一个误差值，将误差送给电流转速闭环pi调整(pi调整器输出计算和pwm脉宽调整)。pi调整器输出计算在转速值和电流值更新后举行，否则输出脉冲只按照pi运算的历史值变幻，pwm脉宽调整是脉宽从当前值平滑变幻到pi调整器计算出的新值，实现平滑调速。四、结论本系统通过对直流电动机数学模型分析，建立了励磁直流电动机的电枢电压结合励磁电压的电动机控制计划，并对励磁直流电动机的控制办法举行了改进，采纳了转速环-电流环双闭环反馈控制系统，通过pi算法调整电动机的转速。此设计采纳的是avr单片机为控制器，输入到avr转速信号为数字信号