【正文】 作時影響小，必要時可用邏輯判斷的方法去掉。 采用增量式算法時，計算機(jī)輸出的控制增量 對應(yīng)的是本次執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置（例如閥門開度）的增量。 式（ ）稱為增量型 PID 控制算法。所謂增量型 PID 是指數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量 。圖 給出了位置式控制系統(tǒng)示意圖。為書寫方便，將 簡化表示成 等，即省去 。 1）數(shù)字 PID 位置型控制算法。 微分控制能反映偏差信號的變化趨勢（變化速率），減少超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，同時加快系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度，減小調(diào)整時間，從而改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。主要用于消除靜差，只要系統(tǒng)存在誤差， 積分控制作用就不斷地積累，輸出控制量以消除誤差，因而，只要有足夠的時間，積分控制將能完全消除誤差。 （ 1）比例環(huán)節(jié) 。 (2)鍵值判斷： 在確認(rèn)有鍵按下以后， 進(jìn)一步識別出是哪一個按鍵。大大提高了程序的修改性、升級性，是對智能體模型特征的重要完善。 無刷直流電機(jī)控制器有多個功能子模塊，由于實現(xiàn)功能的不同，各個功能子模塊所利用的 CPU 的資源是不一樣的，因此對于這些功能子模塊的初始化，各自的初始化配置根據(jù)設(shè)計需要在各自程序中實現(xiàn)。系統(tǒng)中延時函數(shù)的延時時間 都是由定時器提供的。DDRF=0X00。DDRD=0X00。DDRB=0X00。如果在各個功能程序中需要用到 CPU 的 I/O 端口資源的話，由各個單元模塊自行配置開啟使用，這種對 I/O 資源的初始化設(shè)計，主要是為了保證軟件系統(tǒng)的安全，避免 相關(guān) I/O 端口未初始化而對程序產(chǎn)生影響。 的初始化 (1)時鐘的初始化 維持 CPU正常工作最重要 的便是工作頻率，過高的工作頻率不利于 CPU 的穩(wěn)定工作，過低的頻率則不能順利完成樁機(jī)自動控制系統(tǒng)的功能實現(xiàn)。 維護(hù)更新程序就是負(fù)責(zé)過程是直接的屬性輸入輸出關(guān)系。 本系統(tǒng)設(shè)計是基于 ATmega128 開發(fā)，其開發(fā)環(huán)境支持 C/C++，將軟件系統(tǒng)看成三大程序構(gòu)成，初始化程序、管理程序、維護(hù)更新程序。運(yùn)行完成后，知識庫借助于學(xué)習(xí)和反饋結(jié)果對參數(shù)和方法進(jìn)行修訂，提供給下一次過程運(yùn)行。該系統(tǒng)化的基本思想是：當(dāng)外部輸入進(jìn)入到模塊內(nèi)部時，通過過程運(yùn)行，運(yùn)行的結(jié)果 輸出到外部，同時反饋給知識庫。編寫程序時采用軟件模塊化和硬件模塊化相結(jié)合的方法，首先分硬件模塊進(jìn)行編寫各個模塊的軟件，然后通過設(shè)置標(biāo)志位，承接各個模塊之間的關(guān)系，使之成為一個整體的系統(tǒng)。 前面提到的四種軟件設(shè)計方法在實際應(yīng)用時各有優(yōu)缺點，模塊化 — 結(jié)構(gòu)化編程和過程化編程方法它們共同的出發(fā)點是將一個龐大復(fù)雜的系統(tǒng)分解成若干個較小的過程，或者是功能塊。在上下基板間的電壓為 0 時，自然光通過偏振片后，只有與偏振片 方向相同的光線得以進(jìn)入液晶分子的螺旋結(jié)構(gòu)的涂層中，由于螺旋結(jié)構(gòu)的的旋旋旋光性，將入射光線的方向旋轉(zhuǎn) 90 度后照射到另一端的偏振片上，由于上下偏振片的偏振角度相互垂直，這樣入射光線通過另一端的偏振片完全的射出，光線完全進(jìn)入觀察者的眼中，看到的效果就為白色。而在這些人機(jī)界面當(dāng)中， LCD 顯示技術(shù)由于其具有界面友好，成本較低等特點而在很多應(yīng)用場合得以廣泛應(yīng)用。 鍵盤是由若干個按鈕組成的開關(guān)矩陣，它是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的輸入設(shè)備，用戶能通過鍵盤向計算機(jī)輸入指令，地址或者數(shù)據(jù)；一般單片機(jī)系統(tǒng)中采用的是非編碼鍵盤，非編碼鍵盤是由軟件來識別鍵盤上的閉合鍵，它具有結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活等特點。 AREF:AREF 為 ADC的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。 XTALl:反向振蕩器放大器及片內(nèi)時鐘操作電路的輸入。 PG3和 PG4 是振蕩器引腳。作為輸入使用時 .若內(nèi)部上拉電阻使能 .則端口被外部電路拉低時將輸出電流。端口 F 也 可以作為 J TAG 接口。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性 ,可以輸出和吸收大電流。 端口 E(PE7~PE0):端口 E 為 8 位雙向 I/0 口 ,復(fù)位發(fā)生時端口 E 為三態(tài)。端口 C 也可以用作其他不同的特殊功能。端口 A也可以用作其他不同的特殊功能。 端口 A(PA7~PAO):端口 A為雙向 I/O 口并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。 工作電壓： ATmega128L, ATmega128。 6種睡眠模式 : 空閑模式、 ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、 Standby 模式以及擴(kuò)展的 Standby 模式。 具有獨立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器。 具有獨立預(yù)分頻器的實時時鐘計數(shù)器。因其容量大，處理速度快， I/O 口也足夠，耐溫較 51 單片機(jī)要好很多，所以選此芯片。 本設(shè)計中對各個功能模塊的編程設(shè)計是通過 C 語言實現(xiàn)的，軟件設(shè)計采用模塊化和結(jié)構(gòu)化的編程思想，完成對沖孔打樁機(jī)自動控制系統(tǒng)軟件功能實現(xiàn)。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 16 圖 無刷直流電機(jī)控制器原理框圖 單片機(jī)從鍵盤獲得啟動信號，根據(jù)給定轉(zhuǎn)速信息配置輸出 PWM 信號的相關(guān)頻率和占空比，電機(jī)通過霍爾傳感器將電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和位置信息反饋給單片機(jī)，單片機(jī)通過 AD 采集模塊采集接在桿路上小電阻的電壓信息獲取電流信號，同時實現(xiàn)過流保護(hù)功能，單片機(jī)將轉(zhuǎn)速信息和功率信息顯示在液晶屏上。為保證產(chǎn)生最大的電磁轉(zhuǎn)矩，通常需要使繞組合成磁場與轉(zhuǎn)子磁場保持垂直。在兩兩導(dǎo)通方式下，每一瞬間有兩個功率管導(dǎo)通，每隔 1／ 6周期即 60176。由以上分析可進(jìn)行編程調(diào)試。這里假設(shè) 。加速過程如圖 所示。如果為加速狀態(tài)，則 ， ；如果為減速狀態(tài)，則 ， 。如圖 所示，步進(jìn)電機(jī)先以加速度 加速，然后以加速度減速到停止，之間沒有勻速過程。 為了滿足加減速要求，步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行通常按照根據(jù)經(jīng)驗和試驗得到的加減速曲線進(jìn)行。因此，在設(shè)計時需要 因電機(jī)而異。當(dāng)快要到達(dá)指定的停止位置時，再以恒定的加速度減速，在停止位置處停住，如圖 所示。 控制脈沖的頻率決定步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)在旋轉(zhuǎn)之前首先完成轉(zhuǎn)子定位工作，然后再根據(jù)霍爾傳感器反饋回的轉(zhuǎn)子位置信息給出下一步的控制信息。雖然不存在同步控制方式所產(chǎn)生的低頻諧波分量大的缺點，但是可能會造成逆變器輸出的正半波與負(fù)半波、三相波之間不嚴(yán)格對稱的現(xiàn)象，引起電動機(jī)運(yùn)行不平穩(wěn)。 相差的對稱關(guān)系。 載波與調(diào)制波的頻率調(diào)整有以下三種形式。一般說來，載波頻率應(yīng)大于調(diào)制波頻率 10~20 倍，載波頻率越高，諧波波幅越小，電流波形越 平滑。下臂開關(guān)管產(chǎn)生負(fù)脈沖。 圖 （ a）表示了三相調(diào)制波與等腰三角形載波的關(guān)系，三相調(diào)制波由頻率和幅值都一樣，但相位上相差 120176。 每半個周期內(nèi)，在逆變橋的同一橋臂的上下兩個逆變開關(guān)管中，只有一個逆變開關(guān)管按圖 24 的規(guī)律反復(fù)通斷，而另一個 逆變開關(guān)管始終關(guān)斷；在另半個周期內(nèi)，兩個逆變開關(guān)管的工作狀態(tài)正好相反。等腰三角形波稱為載波，而正弦波則稱為調(diào)制波。 然而，矩形波含有許多高次諧波成分，將產(chǎn)生使交流異步電動機(jī)發(fā)熱、力矩下降、振動噪聲等不良后果。 通常在設(shè)計時已使電動機(jī)的磁通容量達(dá)到最大容量，因此磁通量再增加將產(chǎn)生磁飽和，引起電流波形畸變，削弱電磁力矩，影響機(jī)械特性。 VT1 V T2 VT3VT4 V T5 VT6（ a ）V T 1V T 2V T 3V T 4V T 5V T 61t2t3t4t5t6t（ b ） tOttttRYUYBUBRUROUYOUBOU（ c ） tUBRZYZBZOOOOO（ ）（ ） （ ）西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 7 交流異步電動機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速時，如頻率 下降，則 降低。~360176。~240176。~120176。 表 180176。導(dǎo)通型三相逆變器的控制規(guī)律如圖（ b）所示，其中深色部分表示逆變管導(dǎo)通。 2 無刷直流電機(jī)控制器的工作原理與總體設(shè)計 4 2 無刷直流電機(jī)控制器的工作原理與總體設(shè)計 經(jīng)過對課題工程背景的研究，設(shè)計需要從控制對象的角度尋找設(shè)計的切入點，本章從無刷直流電機(jī)的原理分析，從而得出無刷直流電機(jī)控制器的總體設(shè)計思想框架。 研究論文的章節(jié) 安排 無刷直流電機(jī)控制器的設(shè)計，本論文的結(jié)構(gòu)及內(nèi)容安排如下： 第一章：緒論 主要介紹了無刷直流電機(jī)的背景、現(xiàn)狀及課題來源，闡述了課題研究的應(yīng)用價值，并對本系統(tǒng)設(shè)計的目的和內(nèi)容做了論述； 第二章：無刷直流電機(jī)工作原理與總體設(shè)計 簡要介紹了無刷直流的機(jī)械和電器系統(tǒng)的組成； 第三章：無刷直流電機(jī)控制器的硬件設(shè)計 確定了設(shè)計系統(tǒng)的硬件設(shè)計原理方法，并詳細(xì)介紹了系統(tǒng)正常運(yùn)行和故障處理的各個模塊的器件選擇與原理設(shè)計。過程控制、機(jī)械控制和運(yùn)輸控制等很多都屬于這類應(yīng)用。可變負(fù)載應(yīng)用：主要是轉(zhuǎn)速需要在某個范圍內(nèi)變化的應(yīng)用，對電機(jī)轉(zhuǎn)速特性和動態(tài)響應(yīng)時間特性有更高的需求。微處理機(jī)速度亦越來越快，可實現(xiàn)將交流電機(jī)控制置于一旋轉(zhuǎn)的兩軸直交坐標(biāo)系統(tǒng)中，適當(dāng)控制交流電機(jī)在兩軸電流分量，達(dá)到類似直流電機(jī)控制并有與直流電機(jī)相當(dāng)?shù)男阅堋＿@就要藉由碳刷及整流子。 80 年代初期，電機(jī)本體與換向驅(qū)動電路的價格比大約為 1： 10，而當(dāng)今已降至 1： 1～ 3，這就為大量推廣應(yīng)用創(chuàng)造了先決條件。如今無刷直流電機(jī)集特種電機(jī)、變速機(jī)構(gòu)、檢測元件、控制軟 件與硬件于一體，形成為新一代電動伺服系統(tǒng)，且體覡著當(dāng)今應(yīng)用科學(xué)的許多最新成果，因此是機(jī)電一體化的高技術(shù)產(chǎn)物。為此，早在 1917 年， Boiiger就提出了用整流管代替有刷直流 電機(jī)的機(jī)械電刷，從而誕生了無刷直流電機(jī)的基本思想。已在航模、醫(yī)療器械、家用電器、電動車等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并在深圳、長沙、上海等地形成初具規(guī)模產(chǎn)業(yè)鏈。設(shè)計一款 PWM 無刷直流電機(jī)控制器具有較高的實用價值。controller。多年來業(yè)界對異步電動機(jī)變頻調(diào)速的研究，歸根到底是在尋找控制異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法，稀土永磁無刷直流電動機(jī)必將以其脈寬調(diào)速﹑小體積﹑高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點在調(diào)速領(lǐng)域顯現(xiàn)優(yōu)勢。 本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 題目 ： 無刷直流電機(jī)控制器設(shè)計 — 軟件部分 院 （系）： 電子信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 090414 學(xué) 生： 劉 文 濤 學(xué) 號： 090414112 指導(dǎo) 教師： 吳 杰 2020 年 6 月 I 無刷直流電機(jī)控制器設(shè)計 軟件部分 摘 要 本設(shè)計采用 ATmega128 實現(xiàn)對無刷直流電機(jī)的控制，其中速度和轉(zhuǎn)矩控制環(huán)境部分都采用閉環(huán)控制。無刷直流電機(jī)因為具有直流有刷電機(jī)的特性，同時驅(qū)動器也是頻率變化的裝置，所以又名直流變頻，無刷直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率， 低速轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速精度等都比任何控制技術(shù)的變頻器還要好，由于無刷直流電動機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會象變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動繞組，也不會在負(fù)載突變時產(chǎn)生振蕩和失步。t generate oscillation and step out when load mutation. For years the industry on the research of the asynchronous motor frequency control of motor speed, in the final analysis is looking for a way to control the asynchronous motor torque. Brushless dc motor is bound to its wide speed range, small volume, high efficiency, steady speed and small error characteristics appeared in the field of speed advantages. It can meet the requirements of industry nodes with high performance drive. Key Words: brushless dc motor。其中， PWM 控制方法在工業(yè)現(xiàn)場中以其穩(wěn)定性高，動態(tài)性能好 而被廣泛應(yīng)用。 無刷電機(jī)在我國的發(fā)展時間較短 ,便隨著技術(shù)的日益成熟與完善得到了迅猛發(fā)展。但是，機(jī)械電刷卻是有刷直流電機(jī)的一個致命的弱點。刷直流電機(jī)的發(fā)展亦使得電機(jī)理論與大功率開關(guān)器件、模擬和數(shù)字專用集成電路、微處理技術(shù)、現(xiàn)代控制理論以及高性能材料的結(jié)合更加緊密。 無刷直流電機(jī)在近 10 年里得到迅速推廣應(yīng)用的另一個原因，是由于電力電子技術(shù)和集成控制技術(shù)高速發(fā)展的結(jié)果，性能優(yōu)良、價格低廉的電子元器件為制造無刷直流電機(jī)創(chuàng)造了基本條件。 直流電機(jī)具有響應(yīng)快速、較大的起動轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能，但直流電機(jī)的優(yōu)點也正是它的缺點，因為直流電機(jī)要產(chǎn)生額定負(fù)載下恒定轉(zhuǎn)矩的性能，則電樞磁場與轉(zhuǎn)子磁場須