上海交大 運(yùn)動(dòng)控制 直流無刷電機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 2013

直流無刷電機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告硬件電路原理簡(jiǎn)述總體硬件電路圖圖1.1-1總體硬件電路原理圖單片機(jī)通過霍爾傳感器獲得轉(zhuǎn)子的位置，并以此為依據(jù)控制PWM波的通斷?；魻栐y(cè)量值與PWM波通斷的關(guān)系圖1.2-1 霍爾元件測(cè)量值與PWM波通斷的關(guān)系軟件架構(gòu)1、Components與變量定義圖2.1-1Components列表PWMMC是用來產(chǎn)生控制電機(jī)的PWM波的。添加PWMMC時(shí)會(huì)同時(shí)加入一個(gè)eFlexPWM。PWM_Out對(duì)應(yīng)的是GPIOB2口，這個(gè)口電位為高時(shí)，電壓才會(huì)被加到電機(jī)上。GPIOB3控制著一個(gè)繼電器，用于防止啟動(dòng)時(shí)過大的沖擊電流。程序開始后不久就應(yīng)把B3置高。Halla、Hallb、Hallc對(duì)應(yīng)于3個(gè)霍爾傳感器。依次為GPIOC3、C4、C6。TimerInt是用于測(cè)速的。根據(jù)2次霍爾元件的中斷間的時(shí)間間隔來計(jì)算轉(zhuǎn)速。電機(jī)旋轉(zhuǎn)控制代碼for(;;){Hall_Sensor=0b00000000;Halla=Halla_GetVal();Hallb=Hallb_GetVal();Hallc=Hallc_GetVal();if(Halla)Hall_Sensor|=0b00000100;if(Hallb)Hall_Sensor|=0b00000010;if(Hallc)Hall_Sensor|=0b00000001;switch(Hall_Sensor){ case0b0000011: PESL(eFPWM1_DEVICE,PWM_OUTPUT_A,PWM_SM1_ENABLE); PESL(eFPWM1_DEVICE,PWM_OUTPUT_B,PWM_SM2_ENABLE); break; case0b0000001: PESL(eFPWM1_DEVICE,PWM_OUTPUT_A,PWM_SM1_ENABLE); PESL(eFPWM1_DEVICE,PWM_OUTPUT_B,PWM_SM0_ENABLE); break; case0b0000101: PESL(eFPWM1_DEVICE,PWM_OUTPUT_A,PWM_SM2_ENABLE); PESL(eFPWM1_DEVICE,PWM_OUTPUT_B,PWM_SM0_ENABLE); break; case0b0000100: PESL(eFPWM1_DEVICE,PWM_OUTPUT_A,PWM_SM2_ENABLE); PESL(eFPWM1_DEVICE,PWM_OUTPUT_B,PWM_SM1_ENABLE); break; case0b0000110: PESL(eFPWM1_DEVICE,PWM_OUTPUT_A,PWM_SM0_ENABLE); PESL(eFPWM1_DEVICE,PWM_OUTPUT_B,PWM_SM1_ENABLE); break; case0b0000010: PESL(eFPWM1_DEVICE,PWM_OUTPUT_A,PWM_SM0_ENABLE); PESL(eFPWM1_DEVICE,PWM_OUTPUT_B,PWM_SM2_ENABLE); break;}for(i=0;i<6;i++)PWMC1_SetDutyPercent(i,50);PWMC1_Load();}這段代碼是main函數(shù)中的for循環(huán)。不斷地獲取霍爾傳感器中的值并依此控制PWM波的通斷。獲取到的霍爾傳感器的值存入Hall_Sensor變量的后3位中。測(cè)速及調(diào)速代碼以下為HallC的中斷響應(yīng)函數(shù)。floatRPS_C;doubleIntTimesC;#pragmainterruptcalled/*Commentthislineiftheappropriate'Interruptpreserveregisters'property*//*issetto'yes'(#pragmainterruptsaveallisgeneratedbeforetheISR)*/voidHallc_OnInterrupt(void){/*placeyourHallcinterruptprocedurebodyhere*/staticboolbFirstInt=1;if(bFirstInt){ bFirstInt=0; IntTimesC=0;}else{RPS_C=1/(IntTimesC*0.0001)/2;IntTimesC=0;if(RPS_C>50)DutyPercent-=1;elseDutyPercent+=1; }}計(jì)時(shí)器每100微秒進(jìn)入一次中斷，每次計(jì)時(shí)器中斷，IntTimesC都會(huì)加一。因此在HallC的中斷響應(yīng)函數(shù)能根據(jù)IntTimesC計(jì)算轉(zhuǎn)速。RPS_C為根據(jù)2次Hallc中斷間的間隔計(jì)算出的每秒轉(zhuǎn)速。電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，Hallc的中斷會(huì)進(jìn)入2次。Halla和Hallb的中斷響應(yīng)函數(shù)中也有類似的代碼。下面這段代碼實(shí)現(xiàn)了積分調(diào)節(jié)，能使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在每秒50轉(zhuǎn)。if(RPS_C>50)DutyPercent-=1;elseDutyPercent+=1;在main函數(shù)的for循環(huán)中，每次循環(huán)都會(huì)根據(jù)DutyPercent設(shè)置PWM波的占空比。PWMMC模塊的設(shè)置（1）添加一個(gè)PWMM模塊后，軟件會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，提示要添加一個(gè)eFlexPWM，點(diǎn)OK就行。圖2.4-1添加PWMMC（2）在PWMMC的設(shè)置里，設(shè)置好頻率，死區(qū)。頻率是PWM的頻率，可以設(shè)高點(diǎn)。由于老師給我們的板子上已經(jīng)有死區(qū)了，軟件的死區(qū)時(shí)間其實(shí)沒有必要。然后，把FaultProtection里的fault全設(shè)為Disabled。這個(gè)好像是某種類型的保護(hù)機(jī)制，不Disabled的話可能會(huì)影響PWM波的輸出，基于同樣的理由，在下文中，帶有Fault字樣的選項(xiàng)，全設(shè)為Disabled或no。在Methods項(xiàng)卡中，把SetDutyPercent選上。圖2.4-2PWMMC設(shè)置（3）在eFlexPWM的設(shè)置里，把所有帶有紅色感嘆號(hào)的項(xiàng)設(shè)為Disabled。然后展開PWMFaluts。把fault全設(shè)為Disabled。把ChannelA和ChannelB的PWMFunction里的ChannelOutput設(shè)為Enable。注意ChannelA和ChannelB各有3個(gè)。把Mode設(shè)為Independent，共有3處要設(shè)。把DisablebyFault設(shè)為no，共24處要設(shè)置。圖2.4-3eFlexPWM設(shè)置開發(fā)過程中遇到的各種問題及解決方法程序改變了，debug時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行結(jié)果沒有任何變化。改變程序之后，要先點(diǎn)一下Make按鈕，構(gòu)建一遍之后再debug，否則debug的時(shí)候下載進(jìn)去的還是上次構(gòu)建的程序。發(fā)不出PWM波。把PWMMC和eFlexPWM的設(shè)置里，把帶有Fault字樣的選項(xiàng)，全設(shè)為Disabled或no。FaultProtection似乎是某種形式的保護(hù)機(jī)制，沒設(shè)置好的話會(huì)影響PWM波的輸出。還要把ChannelA和ChannelB的PWMFunction里的ChannelOutput設(shè)為Enable。注意ChannelA和ChannelB各有3個(gè)。找不到某些函數(shù)。在設(shè)置組件的對(duì)話框的底部有3個(gè)按鈕，建議選擇EXPERT。其他2個(gè)會(huì)隱藏部分函數(shù)和設(shè)置。能發(fā)出PWM波，但是電機(jī)不動(dòng)。把GPIOB2、B3置1。GPIOB2口電位為高時(shí)，電壓才會(huì)被加到電機(jī)上。GPIOB3控制著一個(gè)繼電器，用于防止啟動(dòng)時(shí)過大的沖擊電流。程序開始后不久就應(yīng)把B3置高。OverI燈一直亮著，電機(jī)不動(dòng)這個(gè)問題困擾了我們很久，經(jīng)檢查，輸入電壓沒有過壓，沒有短路。后來，在老師的幫助下發(fā)現(xiàn)似乎是板子里的程序干擾了電機(jī)驅(qū)動(dòng)板對(duì)過流的判斷。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)把控制LED燈的GPIOE6、E7、F6刪除后，問題消失。事后推測(cè)，上述3個(gè)GPIO口中應(yīng)該有一個(gè)和OverI相連，可以從這個(gè)口讀取過流狀態(tài)。但是如果把這個(gè)口作為輸出口，就會(huì)影響電機(jī)驅(qū)動(dòng)板對(duì)過流的判斷。PI調(diào)節(jié)的參數(shù)確定在做出積分調(diào)節(jié)之后，由于我們急于做步進(jìn)電機(jī)，就把電機(jī)換了。但是積分調(diào)節(jié)是有缺陷的，就是反應(yīng)慢。所以還需要比例調(diào)節(jié)來補(bǔ)足。但是，PI的參數(shù)很難確定，只能憑經(jīng)驗(yàn)或者一個(gè)個(gè)試。下面是我在網(wǎng)上找到的一個(gè)方法，也許有幫助。確定比例系數(shù)Kp時(shí)，首先去掉PID的積分項(xiàng)和微分項(xiàng)，可以令Ti=0、Td=0，使之成為純比例調(diào)節(jié)。輸入設(shè)定為系統(tǒng)允