【正文】 安裝場效應(yīng)驅(qū)動器件 。 安 裝 LM339和 NE555驅(qū)動輸出部分元件 。 c相頂端驅(qū)動電路，測試 c相頂端驅(qū)動輸出 。 a相頂端驅(qū)動電路，測試 a相頂端驅(qū)動輸出 。 5. 系統(tǒng)調(diào)制與實驗結(jié)論 系統(tǒng)硬件調(diào)試 硬件電路的安裝與調(diào)試過程應(yīng)按照模塊進行，安裝和測試步驟為 : 相對 15V電源部分，測試輸出電壓，為 36V15V=21V。并且，電流環(huán)的等效時間常數(shù)比較小，當(dāng)系統(tǒng)受到外來干擾時它能比較快速的作出響應(yīng)，抑制干擾的影響，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力 。雙閉環(huán)調(diào)速的特點是速度調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的給定來控制電機的轉(zhuǎn)矩和電流。本程序設(shè)置 SPEED COUNT為速度環(huán)的計數(shù)器，進入 AD中斷之后，首先判斷延時是否已到，如果延時到，調(diào)用 PI子程序，同時計數(shù)器清 。 (3)其輸出限幅值決定允許的最大電流。 假設(shè)測量的轉(zhuǎn)速為 If，轉(zhuǎn)速的給定值為 I4ef，根據(jù)式 ，不考慮微分項，算法如下 : )()()( kkkP PP lP ?? () 為了 保 證流過電機的電流不超過最大限度，需要對電流調(diào)節(jié)器的輸出進行限幅處 理，即 IF P(k)Um,THEN P(k)=Um, 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用如下 : (1)使轉(zhuǎn)速 np跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)無靜差。 速度調(diào)節(jié)器是實現(xiàn)調(diào)速的核心環(huán)節(jié)，它的設(shè)計好壞對系統(tǒng)動、靜態(tài)性能關(guān)系很大。與開環(huán)控制相第 26 頁 共 32 頁 比速度控制閉環(huán)系統(tǒng)的機械特性有以下優(yōu)越性 :閉環(huán)系統(tǒng)的機械特性與開環(huán)系統(tǒng)機械特性相比，其性能大大提高，理想空載轉(zhuǎn)速相同時，閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率 (額定負(fù)載時電機轉(zhuǎn)速降落與理想空載轉(zhuǎn)速 之比 )要小得多。 由式 ，要計算第 k次輸出值 P(k)，只要知道 P(k1)， E(k)， E(k1)， E(k2)即可，比式 。P(k)第 k次采樣時調(diào)節(jié)器的輸出。E(k1)第 (k1)次采樣時的偏差值 。因此，在單片機控制系統(tǒng)中，必須首先對式 ，用數(shù)字形式的差分方程代替連續(xù)系統(tǒng)微分方程，此時積分項和微分項可用求和及增量式表示 : 第 25 頁 共 32 頁 ? ?? ? ???? nj njn jETtjEdtte 0 00 )()()( () T kEkEt kEkdt tde )1()()1()( ???? ?????? () 將式 、式 ，則可得離散的 PID表達(dá)式 : )]}1()]([)()({)( 0 ????? ?? kEkETjETkEkP kj DlpTTK () 式中， 采樣周期，必須使 T足夠小，才能保證系統(tǒng)有一定的精度 。TD為調(diào)節(jié)器的微分時間。e(t)調(diào)節(jié)器的偏差信號，它等于測量值與給定值之 差 :Kp為調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) 。Sa,Sb,Sc與 Ta,Tb,Tc,Ba,Bb,Bc之間的關(guān)系，如表 。 Ta,Tb,Tc,Ba,Bb,Bc輸出信號 。 Ba,Bb,Bc下橋臂控制信號 。 符號 :Sa,Sb,Sc傳感器位置信號 。 PR2值的確定 :因為系統(tǒng)所需要的 PWM的頻率約為 20kHz，根據(jù)式 ,當(dāng) PR2為 41時， PWM的頻率為 kHz，達(dá)到要求， Tosc為 。Tosc為 系統(tǒng)時鐘周期 。TMR2預(yù)分頻比可以是 1, 4或16,PWM信號的脈沖寬度預(yù)定值，可以通過寫入 10位脈寬寄存器來設(shè)定。該周期計算公式如下 : PWM周期 =[(PR2)+1]X4XToscX(TMR2預(yù)分頻 ) () 其中， Tosc為系統(tǒng)時鐘周期 。另一個是脈寬 (高電平持續(xù)時間 )。 當(dāng) CCP工作于 PWM模式時， CCP引腳可以輸出分辨率達(dá) 10位的 PWM信號波形。 表 電源電壓 數(shù)字量 電池電量 1級變 196 電池電量 2級 188 電池電量 3級 177 電池電量 4級 169 入口 ,通道號 初始化 ADC 延時等待 讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 返回 ,讀通道結(jié)果 第 23 頁 共 32 頁 表 (SP)轉(zhuǎn)換數(shù)值表 轉(zhuǎn)把電壓 0V 5V 數(shù)字量 0 56 132 169 255 PWM(脈沖寬度調(diào)制 ) PIC16F72系列單片機配有輸入捕捉 /輸出比較 /脈沖寬度調(diào)制 CCP模塊。當(dāng) SP對應(yīng)的數(shù)字量在 [56,132]范圍時，若 SP+1，則 DUTY(占空比 )+1。 表 。 采用的算法如下 :每輪進行 8次采樣，第一次采樣值存入一備份寄存器 XX_TMP, 接下來每次采樣得到的值存入 ADC_RES，采樣結(jié)果應(yīng)該滿足下述算法 : ① ADC_RES內(nèi)的值應(yīng)大于 0X03，否則認(rèn)為無效； ② ADC_RES應(yīng)小于 251(即 2554)，否則認(rèn)為無效； ③ XX_TMP應(yīng)大于 (ADC_RES3) ，否則認(rèn)為無效； ④ XX_TMP應(yīng)小于 (ADC_RES+4)，否則 認(rèn)為無效。為了消除輸入模擬量上的噪聲所帶來的偏差，需要在 A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入通道中加入阻容 RC濾波電路。為了保證 A/D轉(zhuǎn)換電路正確地進行轉(zhuǎn)換，所選 A/D轉(zhuǎn)換時鐘源必須滿足最小 TAD 時間要求，即 TAD不得小于 。采樣 /保持電 容的充電時間和 A/D轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換時間。通過定義 AD控制寄存器 1的 A/D轉(zhuǎn)換引腳功能選擇位可以分配模擬和數(shù)字通道。每次 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，單片機都將把采樣后經(jīng)過轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)放入相應(yīng)的存儲單元，供其他子程序調(diào)用， AD轉(zhuǎn)換子程序，如圖 。在助力或定速模式下按下 MOD鍵，返回電動模式。 MOD鍵 (INT中斷 )處理模塊 模式轉(zhuǎn)換由外部中斷 1NT完成，電機正常運轉(zhuǎn)時始終允許 MOD鍵中斷。 (3) TMR2:控制自檢模式下 LED SPEED閃爍的頻率 。用于模式轉(zhuǎn)換按鍵的時間判斷 。 (2) TMR1:做為跳出自檢模式 2秒鐘時間的定時器 。用做欠壓保護 5秒鐘的定 時器 。這時，應(yīng)通過將中斷使能位 TMR2清 0，把 TMR2的中斷功能屏蔽掉，同時也把后分頻器的作用屏蔽掉 。 (2) TMR1:16位寬，有一個可編程的預(yù)分頻器和一個可選的低頻時基振蕩器 .適合與CCP 捕捉 /比較 /脈寬調(diào)制 )模塊配合使用來實現(xiàn)輸入捕捉或輸出比較功能。 PIC16F72配置了 3個定時器 /計 數(shù)器模塊 :TMRO、 TMR TMR2。 (3) 中斷返回時恢復(fù)這三個寄存器的值。第二級中斷源不僅受全局中斷屏蔽位和各自中斷屏蔽位的 控制，還要額外受到一個外設(shè)中斷屏蔽位 PEIE的控制 PIC單片機只有一個中斷向量，沒有中斷優(yōu)先級別之分，也沒有類似 51系列、 AVR系列單片機的 PUSH和 POP指令 .當(dāng)總中斷允許位 GIE有效時，任何一個中斷標(biāo)志位有效都會將 PC指針指向中斷向量 0004H處 .因此中斷處理一般分為以下幾步 : (1) 保存臨時寄存器 W、狀態(tài)寄存器 STATUS、指針寄存器 PCLATH的值 。所有中斷源都受全局中斷屏蔽位 (也可以稱為總屏蔽位 )C正的控制 。 第 18 頁 共 32 頁 助力 N N N N 圖 系統(tǒng)工作流程圖 自檢 自檢 上電復(fù)位 初始化相關(guān)寄存器 ， MODEREG 置為電動模式 自檢模式，顯示相應(yīng)信號的狀態(tài)，若各電器信號正常，則 2 秒后退出自檢模式 測量電壓及電流，并指示 是否欠壓，過流 判斷當(dāng)前工作模式 SP 有效？ 剎車有效 啟動電機 打開 KMOD 中斷 啟動成功？ 正常工作模式 WORKMODEFLAG 有錯 關(guān)閉電機 關(guān)閉 KMOD 剎車有效 助力傳感器有 效 剎車有效 自檢 Y N N Y Y Y Y Y Y N N Y 第 19 頁 共 32 頁 圖 正常工作模式流程圖 FUNWORKMODE 開始 判斷 MODEREG 對轉(zhuǎn)把電壓進行采樣 相位有變化 ? 是否換相超時 ? SP 是否有效 ? FUNCALTOVER CMPSENSOR 相位有錯 ? 對欠壓端進行采樣 是否欠壓 改變指示燈狀態(tài) 對過流端進行采樣 是否過流 ? 將 WORKMODEFLAG置為錯誤 將 WORKMODEFLAG 置為正確 返回 電機 停轉(zhuǎn) 助力信號有效 ? ERROR: 助力 ERROR Y Y Y Y Y Y N N N N N N 定速 電動 第 20 頁 共 32 頁 中斷 單片機中斷資源 本設(shè)計中應(yīng)用到的 PIC單片機的中斷源有 :外部觸發(fā)中斷 INT，定時器 TMRO溢出中斷，定時器 TMR1溢出中斷，定時器 TAM溢出中斷， A/D轉(zhuǎn)換中斷， CCP中斷。助力模式下，根據(jù)定時器 TO采集助力傳感器的高低電平時間，控制 PWM信號的占空比。 在電動模式下，單片機采集轉(zhuǎn)把電壓信息，控制輸出的 PWM信號的占空比 。否則，判斷是否有剎車信號，如沒有，進入判斷模式及模式功能處理函數(shù) :如果有，則停機，等待剎車結(jié)束信號。 電機正常工作模式流程如圖 。重新對相關(guān)寄存器，定時器賦初值，打開 INT外部中斷，即允許模式轉(zhuǎn)換按鈕中斷。為了防止在初始化 的過程中，中斷的意外到來，應(yīng)在主程序的開始處先關(guān)閉全局中斷。中斷設(shè)置 。如各電器部件信號恢復(fù)正常，過 23秒電動車退出自檢模式回到電動模式，或重新打開電鎖，電動車進入正常電動狀態(tài)。捏剎把時電動燈亮 。 (4) 自檢功能 : 當(dāng)轉(zhuǎn)把不在零位、剎把處于剎車狀態(tài)下，或轉(zhuǎn)把、剎把工作正常，但助力傳感器信號出錯時，打開電鎖，此時電動車進入自檢模式，轉(zhuǎn)把擰得角度越大，欠壓燈閃 的頻率無刷育流電機控制系統(tǒng)設(shè)計越快 。 (3) 定速模式 : 打開電鎖，在電動車進入電動模式下，按住模式轉(zhuǎn)換按鈕保持 23秒鐘不動，電動車由電動模式轉(zhuǎn)換到定速模式，此時前儀表板電動指示燈滅，定速模式指示燈點亮，電動車將保持現(xiàn)有的固定速度運行，再次按動模式按鈕或剎車，則電動車退出定速模式回到電動模式 。如轉(zhuǎn)把、剎把、助力傳感器信號出錯，則電動車進入自檢狀態(tài)，待前面所說電器部件信號恢復(fù)正常，過 23秒電動車退出自檢模式，進入正常電動狀態(tài)。 結(jié)構(gòu)化編程 :各個子程序之間使用結(jié)構(gòu)良好的轉(zhuǎn)移和調(diào)用，這樣各個模塊可有效地組合成一個整體，使流程明確地從一個程序模塊轉(zhuǎn)移到下一個程序模塊 .在這個過程中，要注意嚴(yán)格控制使用任意轉(zhuǎn)移語句。 模塊化編程 :完全實現(xiàn)本設(shè)計所有的技術(shù)指標(biāo)需要大量而有效的程序來實現(xiàn)，煩瑣的程序需要采用模塊化編程的方法，即將一個大的程序分成若干小的模塊，各個模塊保持相對的獨立性，模塊之間只靠少量的出入口參數(shù)相聯(lián)系。 為了使得采集的數(shù)據(jù)更精確，電動車助力輪上裝有 5個感應(yīng)鐵塊，所以 助力輪轉(zhuǎn)一圈，助力傳感器會按照上述規(guī)律送出 5組信號 .利用 PIC單片機的普通 I/O口和定時器 TO加以配合，檢測高低電平的時間，從而確定相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，給出對應(yīng)的助力 。 V7助力傳感器由開關(guān) 型霍爾元件和后部處理電路組成，供電電源 5V。 本方案利用蓄電池端電壓與容量之間的關(guān)系，通過測量蓄電池的端電壓來監(jiān)測蓄電池的容量 .利用單片機的 A/D轉(zhuǎn)換口，將電池兩端的電壓這一模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量， 從而顯示電池相應(yīng)的電量，以及判斷電池是 否欠壓 。 當(dāng)蓄電池以恒定電流放電時，它的容量等于放電電流和放電時間的乘積 : tI ddQ? 式中 Q的單位為 (Ah)。 .ICTest voctor.ICP C B.ICTest voctor.I CC 2 11 03C 2 41 05C 2 21 03C 3 61 05C 2 31 05R 5 01 0kR 4 751R 1 3