【正文】 經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 速度電流雙閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)是最典型的調(diào)速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)的速度和電流分別由兩個(gè)獨(dú)立的調(diào)節(jié)器分別控制，速度調(diào)節(jié)器的輸出就是電流調(diào)節(jié)器的給定，因此電流環(huán)能夠隨轉(zhuǎn)速的偏差調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)電樞的電流。 微分環(huán)節(jié)：反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì) (變化速率 )，并在偏差信號(hào)值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。改變控制脈沖寬度，從而改變電機(jī)繞組輸入端平均電壓，達(dá)到調(diào)速目的。電樞電壓控制法是在保持勵(lì)磁磁通不變的情況下，通過(guò)調(diào)整電樞電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)速。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真 。 第 2 章：電動(dòng)自行車(chē) 控制器的 控制策略。 電動(dòng)自行車(chē)控制器的研究現(xiàn)狀 電動(dòng)自行車(chē)控制器 [2]的主要形式有：分立元件加少量集成電路構(gòu)成的模擬控制系統(tǒng)、基于專(zhuān)用集成電路的控制系統(tǒng)、以微型計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的數(shù)?；旌峡刂葡到y(tǒng)和全數(shù)字控制系統(tǒng)。其中尋找一種能替代石油的新型能源更是重中之重。 關(guān)鍵詞： 電動(dòng)自行車(chē)；無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)； 控制系統(tǒng)；單片機(jī) 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Abstract Recent years,with the improvement of people39。軟件設(shè)計(jì)采用“時(shí)間片”分時(shí)思想和模塊化結(jié)構(gòu)，根據(jù)控制需求編寫(xiě)了各個(gè)模塊程序。尋找一種高效、環(huán)保的新能源迫在眉睫。 研究電動(dòng)自行車(chē)最終是為了緩解能源壓力，改善環(huán)境和為人們提供一種靈活出行的交通工具。介紹課題研究的意義， 無(wú)刷直流電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 等。 第 5 章：系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)。這種調(diào)速方法，調(diào)速范圍小，在低速時(shí)受磁極飽和的限制，并且勵(lì)磁線圈電感較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差，所以這種控制方法用的很少。開(kāi)關(guān) S 表示脈寬調(diào)制器，調(diào)速系統(tǒng)的外加電源電壓 Us 為固定的直流電壓，當(dāng)開(kāi)關(guān) S 閉合時(shí)，直流電源經(jīng)過(guò) S 給電動(dòng)機(jī) M 供電；開(kāi)關(guān) S 斷開(kāi)時(shí)，直流電源供給 M 的電流被切斷，并通過(guò)二極管續(xù)流，電樞兩端電壓接近為零。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù) TI， TI 越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。它的缺點(diǎn)是對(duì)于干擾同樣敏感，使系統(tǒng)抑制干擾能力降低。 PI 調(diào)節(jié)參數(shù)的確定 PI 調(diào)節(jié)器系數(shù)的確定通常有三種方法：一是理論計(jì)算整定法。否則，積分系數(shù)取大了會(huì)產(chǎn)生超調(diào)，甚至積分飽和，取小了又遲遲不能消除靜差。 電源電路提供功率驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路、單片機(jī)控制電路所需的電源。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100 次。 圖 單片機(jī) 的引腳分配 P W M 3 /C M P 2 /P 0 . 01P W M 2 /P 1 .72P W M 1 /P 1 .63R S T / P 1 . 54V S S5X T A L 1 /P 2 .16X T A L 2 /C L K O U T / P 2 . 07IN T 0 /P 1 .48S D A /IN T 1 /P 1 . 39S C L / T 0 / P 1 .210P 1 . 1 /R X D11P 1 . 0 /T X D12P 0 . 7 /T 113P 0 . 6 /C M P 1 / A D 314VDD15P 0 . 5 /C M P R E F /A D 216P 0 . 4 /C IN 1 A /A D 117P 0 . 3 /C IN 1 B /A D 018P 0 . 2 /C IN 2 A /B R A K E19P 0 . 1 /C IN 2 B /P W M 020U1W 7 9 E 8 2 XP W M _ UP W M _ VP W M _ WC U R R E N T _ O U TS P E E DB R E A KC O N T R O L _ UC O N T R O L _ VC O N T R O L _ WD E T E C T _ UD E T E C T _ VD E T E C T _ WV O L T A G EC _ IN TL E DA D C _ T E M PS E N S E R邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 電源電路 電源電路通過(guò)兩級(jí)電壓變換，得到控制電路所需的兩組電壓： +15V 和 +5V。 圖中電容 均為濾波電容，濾除輸入電壓中的高頻成分，使輸出電壓平 滑，紋波小。 圖 電流檢測(cè)電路 霍爾位置檢測(cè)電路 如圖 所示，霍爾位置檢測(cè)電路在系統(tǒng)中的作用主要有兩個(gè)：一是檢測(cè)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置并提供驅(qū)動(dòng)換相信號(hào)；二是通過(guò)檢測(cè)某一路脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)，經(jīng)軟件計(jì)算后轉(zhuǎn)換為速度信號(hào) ,構(gòu)成速度的反饋環(huán)節(jié)。電動(dòng)自行車(chē)的手把為一個(gè)霍爾傳感器，其輸出電壓為 0~4V 的模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)手把輸入電路送入單片機(jī)的 AD 口，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，作為速度的給定信號(hào)。完成軟起動(dòng)后，主程序進(jìn)入一個(gè)查詢(xún)操作的循環(huán)過(guò)程，程序不斷地查詢(xún)判斷換相更新標(biāo)志是否為真，若為真則調(diào)用換相服務(wù)子程序以給電機(jī)相應(yīng)定子繞組饋電 。 } } （ 2） 系統(tǒng)初始 化程序的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)初始化主要包括 I/O 口初始化，定時(shí)器的初始化， PWM 的設(shè)計(jì)以及 ADC的初始化設(shè)計(jì)。 P0ID=0x78。TL1=0x00。 PWMCON1=0Xc0。 PWM2L=0X00。 PWM_Duty_L=0。 PWM_MAX_H=0。 EA=1。 } EA=0。 Vstep=P1。 case 1: //4 BT=0。 case 4: //1 BT=0。 case 2: //2 case 7: //7 CT=0。 AD 中斷完成電源電壓、相電流和手把電壓的采集任務(wù)，把采集得到的電壓電流值經(jīng)過(guò)軟件濾波后存儲(chǔ)在緩沖器中，供主程序和定時(shí)中斷服務(wù)程序調(diào)用。 KS_TM++。 if(PWM_TMR==10) { PWM_TMR=0。 TB_ACH2=10。 } ADC 中斷服務(wù)程序如下： void ADC_ISR() interrupt 11 { ADC_RD=0XAA。 剎車(chē) 程序 如下： void DZ_Process() {unsigned int DZ_T1。手動(dòng)巡航進(jìn)入條件：按巡航鍵則開(kāi)始巡航。 if(PWM_tmpKS_ADCSUM2) { DS_CNT=0。 } } } } else { if (ADC_SUM20x380) { ZB_Z1=1。 由于單片機(jī) AD 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度比較高，可以采取一些數(shù)字濾波算法來(lái)減少隨機(jī)干擾、誤檢或者傳感器不穩(wěn)定而引起的失真，以得到較為精確和穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換結(jié)果。 } else { Volt_L=0。 if(Vstep8) Vstep=8。通過(guò)調(diào)試，可方便地找到錯(cuò)誤。 軟件運(yùn)行環(huán)境 keil 本系統(tǒng)采用 keil 作為程序編譯軟件，其工作環(huán)境如下： 圖 keil2 運(yùn)行環(huán)境 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 （ uVision） 將這邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 些部份組合在一起。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能 仿真單片機(jī)及外圍器件。 ⑥ OP07： 放大器。 本論文研究中完成的主要工作有 : （ 1） 研究了無(wú)刷直流機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制規(guī)律和運(yùn)行特性 。這些收獲都是和老師辛勤的教誨分不開(kāi)的。 if(AH_CNTL180) { AH_CNTH=0。 AH_CT=0。 } } else { SenBak=P20。 } if(DS_Flag==1) { AH_CT=0。 if(ADC_Point==16) ADC_Point=0。 PWM_MAX_L=0。} else 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 {PWM_tmp=0。 } else { if(DS_Flag==1) {PWM_MAX_H=KS_PWM_H。 Detect_Tmp=Detect_Tmp2。 DZ_CNT=0。 if(PowerOff==1) { Detect_Tmp=9。 DutyL_B=0x77。 AH_F=0。 //Phase 1 PWM2H=0X00。 break。 PWMCON1=0XE0。 PWM_MAX_H=0。 DS_CNT=0。 } } if(FeiChe_F==1) Detect_Tmp=9。CYJ_TM=1。 Detect_Tmp=Detect_Tmp2。 ADC_Convert()。 } } if(ADC_CH==3) { ADC_VoltSum()。 } else { if(ADC_SUM20x0c00) { FeiChe_F=1。 ADC_Point2++。 if(ADC_CH==1) { ADC_SUM1=ADC_Buffer[ADC_Point]。 AH_CT=0。 } } } else { if(P20==SenBak) { AH_CNTH++。 } else { AH_CT=0。 感謝您這幾年來(lái)對(duì)我學(xué)習(xí)上和生活上的關(guān)心、鼓勵(lì)和幫助。 展望 本文的研究還有待于從以下幾個(gè)方面進(jìn)一步完善和提高： （ 1） 加強(qiáng)控制器的集成度， 從而降低故障率，方便維修； （ 2） 優(yōu)化控制器的算法； （ 3） 使用更高性能的控制器，比如 DSP 芯片。 如圖 所示： 圖 單片機(jī)屬性對(duì)話框 （ 3） 仿真結(jié)果 設(shè)計(jì)好參數(shù)后，點(diǎn)擊 Debug→ Start/Restart Debugging 開(kāi)始仿真， 圖 中滑動(dòng)變阻器可以控 制電機(jī)的轉(zhuǎn)速， 點(diǎn)擊 Debug→ Digital Oscilloscope 菜單觀察PWM 波 。 ② ADC0808： AD 轉(zhuǎn)換芯片。 Keil C51 軟件 提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows 界面。但有時(shí)盡管采用了各種方法，還會(huì)有一些因素使程序在進(jìn)入軟件陷阱之前就陷入死鎖，這時(shí)可利用 單片機(jī)的 硬件“看門(mén)狗”產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。 } else { Vstep2=0。 } if(ADC_SUM30xa35) { 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 PowerOff=0。 ttmp=ADC_SUM34。 ZB_Z2=0。 if(DS_CNT70) { DS_CNT=70。 if(PWM_tmpKS_ADCSUM2) { DS_CNT=0。 DZ_Flag=1。 ADC_L=ADCCONamp。} if(ADC_CH==1) {ADCCON=0。 ADC_CH=1。 } } } （ 2） 定時(shí)器 0 中斷服務(wù)程序 定時(shí)器 0 中斷服務(wù)程序如下： void T0M1_ISR(void) interrupt 1 { if(CJY_F==1) {CJY_CNT++。如此，既保 證了電流采集的實(shí)時(shí)性，又保證了電源電壓采集的平穩(wěn)性。 } } } 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì) 定時(shí)中斷服務(wù)程序是整個(gè)控制器的靈魂，是軟件部分的核心，采用“時(shí)間片”分時(shí)思想，完成了控制器所有的功能設(shè)計(jì)、保護(hù)模塊以及驅(qū)動(dòng)換相。 case 6: //3 AT=0。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 case 5: //5 case 0: //0 BT=0。 switch(Vstep) { case 3://6 BT=0。 PWM1L=0。 ADCCONamp。 ADC_SUM_tmp=0x630。 ADC_RD=0X55。 AUXR1|=0x04。 PWM0L=0Xcc。 // time source as clk/12 ET0=1。 P2=00。//c0。 while(1) { 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 Monitor_ADC()。