《【電氣工程自動(dòng)化】直流無刷電機(jī)-運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《【電氣工程自動(dòng)化】直流無刷電機(jī)-運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告（15頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、小組成員 : 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)》 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 直流無刷電機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 通過對 8257 的編程控制，發(fā)出可以驅(qū)動(dòng)直流無刷電機(jī)的六路 PWM 波，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制。 、 實(shí)驗(yàn)原理 1. 直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理 這部分在PPT里有詳細(xì)介紹，簡單來說就是要根據(jù)轉(zhuǎn)子上的 三個(gè)霍爾傳感器的狀態(tài)發(fā)出下一步所需的三相電流。剛開始時(shí)我 對這部分原理遲遲不能搞透徹，對著向量圖思考了好久，就是不 能把霍爾傳感

2、器的狀態(tài)和所需電流方向?qū)?yīng)起來。主要問題是那 個(gè)PPT上的向量圖沒有清楚的思考步驟，導(dǎo)致我把定子的磁場一 直當(dāng)成轉(zhuǎn)子的看，當(dāng)然搞不清楚。后來在和身邊同學(xué)交流后才明 白。然后我按照六步驅(qū)動(dòng)法得到了逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)所需的霍爾狀態(tài)表， 如圖 1 左，經(jīng)驗(yàn)證此狀態(tài)表是可以成功驅(qū)動(dòng)電機(jī)的。 搞定逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)后我趁熱打鐵，把順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的霍爾狀態(tài)表 也寫了出來。但是最開始我想當(dāng)然的以為把逆時(shí)針的狀態(tài)倒過來 對應(yīng)霍爾傳感器的值電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)，經(jīng)過試驗(yàn)后證明這種思路是 錯(cuò)誤的，電機(jī)還是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。我想了好久沒想明白，只好又從 頭推了一遍順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)所需的狀態(tài)表，如圖一右。前后對比我們 發(fā)現(xiàn)相同霍爾狀態(tài)時(shí)， 正反所需的電流

3、恰好相反， 也即相差 180°。 再回想推導(dǎo)過程中實(shí)際是用下一個(gè)狀態(tài)的電流對應(yīng)本狀態(tài)的霍爾 值，我一下豁然開朗。我判斷電機(jī)在某一位置時(shí)允許有 60。的誤 差，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)上一個(gè)狀態(tài)加上 60°,順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)則減去 60°,所以順時(shí)針逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)正好差了 180°。 霍爾傳感器的狀態(tài)和所需電流如下表: 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) HaHbHc A B C A B C 001 - 0 + + 0 - 101 0 - + 0 + - 100 + - 0 - + 0 110 + 0 - - 0 + 010 0 +

4、 - 0 - + 011 - + 0 + - 0 2. 相序確定 上述表格中A,B,C其實(shí)是我們假定的，與霍爾元件HaHbHc 對應(yīng)的ABC并不對應(yīng)，所以我們還要確定一下三相相序。 考 慮到我們只給三相電機(jī)提供A正E負(fù)的電流時(shí)， 電機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)該 停在一個(gè)確定的位置，而這個(gè)位置對應(yīng)的霍爾狀態(tài)值為010。 那么當(dāng)我們?nèi)我馔ㄈ胍徽回?fù)的電流時(shí)， 若霍爾狀態(tài)值為01 0,此時(shí)正電流即A相，負(fù)電流即B相。按此方法即可確定相 序，所用的A正B負(fù)程序如下： void main(Toid) ?**/ /* Write your local variable definit

5、ioh here */ /*** Processor Expert internal initialization. DON'T EEMOVE THIS CODE!I PE^ lov_level_i nit(); z*** End of Frooessor Expert interna 1 initialization /* Wti t e your code1 herp *Z Cpu._DfelaylOOUG( 1.000); b2_5etVal(): Cpu_DelaylD0US(10aO^ fcr(;:) { cc=cc_GetVal(j : PESL[eFPWMl_DEV

6、ICE, PESL[eFPVMl_DEVICEr PESL[eFFWMlZDEVICEH PESL[cFF￥M：_DEVICE, PESLj eFPUM：_DEVICE. PESI[eFPVM匚DEVICE. PEbl [et 1 Uh.. PESI[eFPVMl_DEVICE, PE5L[eFFWML_DEVICE* b3_SetVal(i; 0x3000). 0x0000：: oxooaoi； OxlUUfl ; UxUjjUU]; OkOODC), PVM_SM D_ 咽ITE.^ALUE.PEG3 PUM_SH 0_fl R17E_TALUE_EEG 5 PVMZS

7、EtZLDOK,_PUM_SH0); FMB^Sh 1_TO I TE_ 恥坯氏REG 3 F V 1_ U E?丄 TE_ 9 AIUE_ EEG 5 PUJCSEILLDOK, PWM-SM1); F U1C』C 叫丄 TE_ V AlUt_kEb J PVM_S? 2二 W? ITE_VALUE_EEG 5 F￥M_5ET_LD0K” FWM_SM2); 寫在mai n里面是為了一直發(fā)出A正E負(fù)的電流。 3. 8257的編程原理 一直以來涉及到程序的地方都讓我很頭痛， 不過這次還好, codewarrior采用C語言，還是可以熟練應(yīng)用的。概括說來， 我們所編寫的程序應(yīng)能按

8、照上述表格發(fā)射正確的 PWM波，為 此需添加PWM模塊，并應(yīng)用里面的Submodule子模塊。每個(gè) 模塊可以產(chǎn)生兩路PWM,所以我們需要三個(gè)子模塊。通過對 module里的value賦值可以控制該路波的發(fā)出與占空比， 從而 發(fā)出所有的PWM。 三、實(shí)驗(yàn)中遇到的問題與解決 顯然在實(shí)驗(yàn)過程中大家都碰到了許多問題，困擾我們的問題比較 多，其中比較大比較重要的有以下幾個(gè)： 1. PWM模塊的配置 雖然關(guān)于PWM模塊的設(shè)置助教老師講過一遍，但怎奈需 要配置的參數(shù)太多，前幾周我都沒能把PWM波完整的發(fā)出去, 更別提受控制的波形。好在通過查找相關(guān)資料我終于搞明白如 何調(diào)整占空比，如下所

9、示: PWM SMnVAL2 field descriptions (continued) Eld Description Pis 16-b

10、t PWM ad cyclo begins or CTRLfLDMODI j9 set. VAL2 cannot tw writlan wt?n MCTHIJLDQK] is 涮，R闘曲噸 VAL2 r&ads 惱 valu? in a Duff協(xié) and not rwc那sari詡 lh? The PWM gsneraior is curramti/ L0inQ. PWM_SMnVAL3 field descriptions Fiokl Doccription IS^O VAL3 Vaiu&R agister 3 The 16-bit sigrwd value in thi

11、s buffered, read-^^e raster defines the go uni ^alu? to s?t PVJMM low Ttiis register is no? byta acc&ssibis. NOTE: The VAL3 f&gist即出 BuflM&d. The value wriien doss not 仙乜 Men unu MCTRL[LDOK] is s?i and the noxl PV/*J load cyciQ begins w C'TRULDMOQ] is set, VAL3 cannal be wntten v/han MCTRL[LDOK1 is

12、 xt A nd ng VAL5 伽ds tha vallio in a burffv and not nKssaarily lhe val uq lh& PWM geno 嘲肝 i $ cu rentiy l Ling, 通過給VAL2 VAL3賦值即可控制PWM23開通的時(shí)間。這是 一個(gè)Sub里的一個(gè)頻道A,對頻道B和其他Sub方法是一樣的。 這樣我們終于可以發(fā)出6路PWM,但此時(shí)這些PWM還不受 控制，是一起輸出的，下一個(gè)問題是怎么控制 PWM的輸出。 2. PWM輸出的控制 開始時(shí)我想反正占空比是可以固定不變的， 那就控制頻道 的輸出與否就可以控制PWM的輸出了。剛好我在PWM

13、自帶 的函數(shù)庫里看到了控制某路輸出 enable/diaable的函數(shù)，如下: ■抑LWI— ?- _ r ■= <-■■■ --"i -j . J h , . ■，! |- i； , i r .：. =；' _■ ■/ -=i F in Moiieidertdi京 dm eFle?F^ld param in 刑V-SW-E岷肌E PMdAfWUTof SO&iabled ?_^1JNABLE PWMAa

14、ded P'WM SM1 USAliLE - P'j',VA ouqpd 0 S1 disatied. PVVN-SU2-aSAft￡ -PM4A dis^d. PWV ,SU3 DSA3LE ? P?陥 qgh '-j S31i加閔. PE^L{ fHtXEW.刑」RT町占SW単1型匹11… K irnlf ?n?KW. TBLOTTFU^Ar 因此就采取這種方法進(jìn)行編程。但是不知為何，采用 enable/disable的方法編寫的程序就是不能正確工作，而且邏 輯上程序也沒有錯(cuò)誤，在多次討論找不到錯(cuò)誤后我就向身邊的 同學(xué)請教，又學(xué)會(huì)了另一種方法，即通過對三個(gè)模塊的VAL2

15、 VAL3 VAL4 VAL5的不斷賦值來控制，相關(guān)函數(shù)如下: ? PWM_ SMO_WRnE_VA_ UE_RE G J Set P^'M_SM V □! u e R eg j cto r 3. A ■gum^nts deviceld in Module idertifier - u^e eFlexPWM param in Word - Value to be written to tne registers o \oid ft 磚 Lf i 二: PESL i *Fl#KPW1r PKM_KM0_WRITE_7ALlTE_RFf；3r 1 ) y loctK e

16、FlexTWK, ?WH_5M0JWRITE_uaUTE_REG3, 1 I; 采用這種方式要注意每次對某個(gè)模塊復(fù)制后要加上一行 LDOK即將寄存器里的值賦給 VAL，否則VAL的值不會(huì)改變 ■ PWi_5ET_L[>o*(-S?lLo-d ：iks ■ liar's pararn^is can* e .sed 內(nèi) th 'logicai orccsmbinAl oni e c pv/mmsi^O|FWM_fu 1| 呵」朋甘馬■ devicyld in LiodulE? ideriih^r - use param in F\U1_SMD Set load OkaySM

17、O Set load Okay SM1 Set had Okay SM2 PWhl SP/3 - Set load Ukav SM3 PWhi zt RO Nothing selected Rew o void Era^ie: EE:L( SflexFHM. FiW_3EI_LDO5rr I； xm^K cncsEWi, 7Wi_￡ET_H3T* FW SHOI …-); 采用這種方式還有一個(gè)好處就是可以改變占空比， 而且非常簡 單。 3. 電機(jī)連線 經(jīng)過好久的調(diào)試后PWM波終于可以按規(guī)定變化，接上電機(jī) 后電機(jī)也可以轉(zhuǎn)起來，但我們發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)不一會(huì)兒電機(jī)就發(fā)出大量熱， 手摸上

18、去都受不了。而且電機(jī)轉(zhuǎn)的不太均勻，有不太強(qiáng)的震動(dòng)。 開始時(shí)以為是電機(jī)的問題，但換了一個(gè)后還是發(fā)熱，后來經(jīng)詢問 老師后我們想到雖然電機(jī)能轉(zhuǎn)，但可能電機(jī)的頻率和 PWM的變 化頻率并不一樣，電機(jī)可能沒有跟上 PWM的變化頻率。正常運(yùn) 行時(shí)電機(jī)的ABC三相應(yīng)該正好與PWM的三相對應(yīng)，但如果 A相 接正確而BC相接反時(shí)電機(jī)也會(huì)轉(zhuǎn)，只不過效率不高而且轉(zhuǎn)的不穩(wěn)。 經(jīng)過確定相序后發(fā)熱的問題也隨之消失。 四、實(shí)驗(yàn)感想(？？？) 這次實(shí)驗(yàn)主要是靠自己動(dòng)手，從剛開始時(shí)什么也不會(huì)到最后 成功驅(qū)動(dòng)電機(jī)，中間我們付出了很多時(shí)間和精力，但也學(xué)到了很 多。按常老師的話說這次課程主要是鍛煉我們自主學(xué)習(xí)知識的能

19、 力，特別是查找資料的能力。雖然剛開始幾周助教老師講解時(shí)我 沒聽太懂，但助教老師把相關(guān)資料都放在電腦里了，想看隨時(shí)都 可以看。 通過幾周的研究特別是查找 codewarrior 里的幫助， 我既 搞懂了原理，也明白了應(yīng)該怎么實(shí)現(xiàn)。有時(shí)實(shí)在想不通某個(gè)問題 我還會(huì)和身邊的同學(xué)討論討論，大家交流一下互相的想法基本都 能解決問題。 通過這次課程我覺得我基本已經(jīng)可以花費(fèi)一些時(shí)間來掌握一 門自己從沒接觸過的技能，學(xué)習(xí)的能力得到了很大的提高。常老 師對待科研的態(tài)度也給我留下了深刻印象， 對待科研一定要認(rèn)真， 一點(diǎn)馬虎都要不得。對我們的課程我們也有一些小小的反饋，希 望老師能看一下： 首先電源轉(zhuǎn)換器看上

20、去就很危險(xiǎn)，2 2 0 V的火線都露在表 面，說不好就有漏電的危險(xiǎn)。 另外實(shí)驗(yàn)的驅(qū)動(dòng)電路經(jīng)常電到我們， 漏電比較嚴(yán)重。不過想要更換實(shí)驗(yàn)設(shè)備關(guān)系到許多問題，所以我 們也只好抱怨一下。 另外希望常老師能把每個(gè)階段的任務(wù)都給我們明確一下，不 然好多次在實(shí)驗(yàn)室大家都不知道該干嘛， 就坐在那兒等助教來講。 遮掩效率比較低下，也不便于有些能力強(qiáng)的同學(xué)自主完成任務(wù)。 步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理 與直流無刷電機(jī)相比，步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡單，驅(qū)動(dòng)原理也相對 簡單。其內(nèi)部接線圖如下： REE ELU 紅 藍(lán) 黑 ELK A=—> 黃 YFL 0 1 綠GRU C—— 6 Lead

21、s B ° D RED fflT BLU 紅白藍(lán) 本次實(shí)驗(yàn)用的是四步步進(jìn)電機(jī)，共四根接線，兩兩一組控制 2只 線圈。為了讓電機(jī)順利轉(zhuǎn)起來，比如逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，我們需要先給 線圈AC通正電，再給線圈BD通正電，再給AC通負(fù)電，再給BD 通負(fù)電。一個(gè)周期共四個(gè)狀態(tài)，所以稱為四步步進(jìn)電機(jī)。由于實(shí) 驗(yàn)所用板子輸出的是三相電，所以在接線時(shí)須將 BC或AD接在同 一相，用相間電壓Uab,Ubc做AC、ED電壓。 PWM控制 通過上面的分析知道要驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)只需要按順序發(fā)出四個(gè)狀態(tài) 的PWM波即可。不過由于沒有反饋檢測，我們無法確認(rèn)應(yīng)該在 何時(shí)切換PWM，進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)。考慮到電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 90

22、° （這時(shí)需切換狀態(tài)）需要一定時(shí)間，我們可以在每個(gè)狀態(tài)之間加 上延時(shí)，根據(jù)延時(shí)的多少來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。程序?qū)崿F(xiàn)如下： for(- ) { for(- ) { PESL(eFPWMl_DEVI匚巨 H PESL (eFPWlZDEVICE, P￡5L( &FPWL_DEVI匚町 FEH(=「F真11 TFL 匚 PESL(eFPWHl_DE7ICEf PESL(eFPWMlZDEVlCE* ?ESL(eFPUMl_DEVL匚巳 PESL(eFPVKl_DEVLCEH PESL(eFPUMlZDEVrCE” Gpu_?e1aylDOUS(□); PESL(eFPUMl D

23、EVICE, FESL(eFFWl_DEVI 匚瓦 PESL(eFPVMl_DEVICE, PESL(eFPUMl_DEVI匚E * FESL (eFPWl_DEVICE, PESL(cFPVMl_DEVrCE. PESL(eFPUMl_DEVLCE‘ FESL (eFPWl_DEVICE ” PESL(eFPVMl_DEVLCE, Cpii-IJe 1 ayl D OUS (a); FE3L (eFFWl.E'EVICE, PESL(eFPUMl DEVICE, FESL(eFFPMl_DEVI匚巨 * FESL(eFPVMl_DEVICE* PESL(eFPUMl DEVICE, FES

24、L (eFPWl_DEVI 匚巨 * PESL(?FPVM1_DEVICE, PESL(bFPUM1_DEVLCE, FESL (eFPWl_DEVICE, |-^pu._I>e L ayl 0 OUS (a); FESL (eFF?i_DEVICE, FESL(eFF￥Ml_DEVI匚巨 * PESL(eFPWMl_DEVLCEf FESL(aFF￥Ml_DEVI匚叵 * FESL (eFF^fl_DEVICE * PESL( eFPWl_DEVI 匚 E, FESL(eFFWl_DEVI 匚町 PESL(?FPVM1_DEVICE, PESL (sFP￥lfl_DEVI 匚 E * Cp

25、u_I>elaylDOUSCa); PWM_SM a_WRITE^ V^1UE_EEG 3, fwmZ sm oZwriteZvaiueZeec s, PWM_SET_LDOK, PUM_￡M0): PWM_SM1_WRITE_VAlUE^REG 3. PWH_ SM1_VRITE_7AIUE_REG 5, PW>CsETZLDOK；_PVII_SM1 ; PWM_SH 2_WRITE_VAlUE^REG 3. PWM_SM2_VRITE_VA1UE_REG5 f pwjCsetZldok,_PUM_SM2); PWM_SMa VRIT^_7A1UE^REG3. PWM_SM o

26、ZffRITEL VAlUE^REG 5, PWILSET-LDOK, p?_SM0); PWM_SM1_7RITE^ VAlUE^REG 3. PWM_SM1_WRITE_VAlUE^REG 5. PWILSETJDOK, PUILSMI); PWtLSM2_VRITE_VAIUE_EEG3, PWM_SM WRITEL VAlUE^REG 5. PUH_SET_LDOR. PVH_SM2); PWM_5M 0_ffRITE_VAlUE^REG 3. PWH_SMa WRITERVAIUE^REG5, FWM_SET_LDOK. PUH_SM0); PWM_SM1_WRITE_VA

27、1UE_REG 3( PWlCSHl WRITE_VA1UE KEG5, FWM_SET_LDOK, ); FWH_SM2_VRITE_VAIUE_EEG3』 PUtCSM2^WRITE_7AlUE_KEG6, PWM_SET_LDOK. PVM_SM2); PWM_SMa_UE?ITE_VAlUE_REG3, PWH_SM 0 TE_VA1UE_EEG 5, PUM_SET_LDOR. PUM_￡M0); PWM_SM1 TE_VA1UE_REG 3 * PWM_5M1_￥RITE_VA1UE_REG 5, PWM_SET_LDOK. PUM_SM1); PWM_SMZ_?

28、RITE_VAlifE_KEG 3 * FWH_ 5H 2_^7R I TE_VAlVE_EEG 5 * PUMZSET_LDCK. PUM_SK2)； 0x2000); OliOOOO); OuODOO); 0x5000); 0x0000); O^ODQO)； OsODOO)； 0x0000); 0^2000); 0x0003); 0x0000)； 0x5000); OtiDOOO^ ; 0x2000)； o?s5ooor 0x0000); 0x0000); 0x0000); osoooor oxoooor oxoooor Ok?000^ 0x5

29、000^; 0^0000); 其中a可以改變，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 a越小延遲越小，每個(gè)狀態(tài)間切 換的時(shí)間越短，電機(jī)的轉(zhuǎn)速越快。 不過由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有上限，所 以a不能太小，否則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速會(huì)跟不上 PWM狀態(tài)的變化，從而 出現(xiàn)震動(dòng)等問題。 有了上面的程序要實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)就非常簡單了，只需AE通完正 后通DE,再通EA,再通ED即可 課程建議（ ？？？） 1）在課程安排上， 在學(xué)期初就

30、明確地把課程目標(biāo)和課程任務(wù) 告訴我們，讓我們清楚的知道這門課我們要做什么，這樣在理論 學(xué)習(xí)的時(shí)候才可以更好地掌握相關(guān)的知識。 2）在講解理論的同時(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)，讓我們可以邊做邊學(xué)，避免 像這學(xué)期一樣在后面實(shí)驗(yàn)的過程中，忘記很多前面所學(xué)的基礎(chǔ)知 識?？梢宰屛覀兏鷮?shí)，更清楚明白的掌握所學(xué)的內(nèi)容。 3）建議小班教學(xué)，這個(gè)學(xué)期上課的人太多，我們覺得教學(xué)效 果不是很好，后面的同學(xué)在老師進(jìn)行演示的時(shí)候，我們很多時(shí)候 無法跟上。覺得學(xué)的很不清楚。 4）希望可以再多配幾個(gè)助教，由于助教少，很多遇到的無法 解決的問題無法得到及時(shí)解決，助教經(jīng)常兩個(gè)屋子跑，很辛苦。 5）希望能出一本運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書， 這樣可以供我們清 楚明白的有條理的進(jìn)行學(xué)習(xí)。 6）我們上課所用的參考資料很亂，不清晰，很多我們需要用 到的東西卻沒有，希望老師可以把所用資料進(jìn)行整理，分類，這 樣可以供我們參考。 7）希望在以后的課上，如有外面公司的人來講課，希望可以 有老師在場。公司的人可能不是很了解課程進(jìn)度，教學(xué)目標(biāo)，可 能效果不是很好。 8）硬件的穩(wěn)定性有待加強(qiáng)，板子與電腦的連接不好，希望提 高其各方面得性能