《【電氣工程自動化】直流無刷電機(jī)~運(yùn)動控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《【電氣工程自動化】直流無刷電機(jī)~運(yùn)動控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告（12頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 ?運(yùn)動控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)? 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 小組成員: 直流無刷電機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 通過對8257的編程控制，發(fā)出可以驅(qū)動直流無刷電機(jī)的六路PWM波，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制。 二、 實(shí)驗(yàn)原理 1. 直流無刷電機(jī)驅(qū)動原理 這局部在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。剛開場時(shí)我對這局部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)

2、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)動法得到了逆時(shí)針轉(zhuǎn)動所需的霍爾狀態(tài)表，如圖1左，經(jīng)歷證此狀態(tài)表是可以成功驅(qū)動電機(jī)的。 搞定逆時(shí)針轉(zhuǎn)動后我趁熱打鐵，把順時(shí)針轉(zhuǎn)動的霍爾狀態(tài)表也寫了出來。但是最開場我想當(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)就會反轉(zhuǎn)，經(jīng)過試驗(yàn)后證明這種思路是錯誤的，電機(jī)還是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。我想了好久沒想明白，只好又從頭推了一遍順時(shí)針轉(zhuǎn)動所需的狀態(tài)表，如圖一右。前后比照我們發(fā)現(xiàn)一樣霍爾狀態(tài)時(shí)，正反所需的電流恰好相反，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

3、有60°的誤差，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)上一個(gè)狀態(tài)加上60°，順時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)那么減去60°，所以順時(shí)針逆時(shí)針轉(zhuǎn)動正好差了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 順時(shí)針轉(zhuǎn)動 HaHbHc A B C A B C 001 - 0 + + 0 - 101 0 - + 0 + - 100 + - 0 - + 0 110 + 0 - - 0 + 010 0 + - 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)

4、的ＡＢＣ并不對應(yīng)，所以我們還要確定一下三相相序?？紤]到我們只給三相電機(jī)提供Ａ正Ｂ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)，假設(shè)霍爾狀態(tài)值為０１０，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：寫在ｍａｉｎ里面是為了一直發(fā)出Ａ正Ｂ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

5、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)過程家都碰到了許多問題，困擾我們的問題比擬多，其中比擬大比擬重要的有以下幾個(gè)： 1. PWM模塊的配置 雖然關(guān)于PWM模塊的設(shè)置助教教師講過一遍，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，如下所示： 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

6、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 開場時(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： 因此就采取這種方法進(jìn)展編程。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誤，在屢次討論找不到錯誤后我就向身邊的同學(xué)請教，又學(xué)會了另一種方法，即通過對三個(gè)模塊的VAL2、VAL3、VAL4、VAL5的不斷賦值來控

7、制，相關(guān)函數(shù)如下： 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,即將存放器里的值賦給VAL，否那么VAL的值不會改變。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)不一會兒電機(jī)就發(fā)出大量熱，手摸上去都受不了。而且電機(jī)轉(zhuǎn)的不太均勻，有不太強(qiáng)的震動。開場時(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)詢問教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)，

8、但如果A相接正確而BC相接反時(shí)電機(jī)也會轉(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)主要是靠自己動手，從剛開場時(shí)什么也不會到最后成功驅(qū)動電機(jī)，中間我們付出了很多時(shí)間和精力，但也學(xué)到了很多。按常教師的話說這次課程主要是鍛煉我們自主學(xué)習(xí)知識的能力，特別是查找資料的能力。雖然剛開場幾周助教教師講解時(shí)我沒聽太懂，但助教教師把相關(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)問題我還會和身邊的同學(xué)討論討論，大家交流一下互相的想法根本都能解決

9、問題。 通過這次課程我覺得我根本已經(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。常教師對待科研的態(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應(yīng)，希望教師能看一下： 首先電源轉(zhuǎn)換器看上去就很危險(xiǎn)，２２０Ｖ的火線都露在外表，說不好就有漏電的危險(xiǎn)。另外實(shí)驗(yàn)的驅(qū)動電路經(jīng)常電到我們，漏電比擬嚴(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。 另外希望常教師能把每個(gè)階段的任務(wù)都給我們明確一下，不然好屢次在實(shí)驗(yàn)室大家都不知道該干嘛，就坐在那兒等助教來講。遮掩效率比擬低下，也不便于有些能力強(qiáng)的同學(xué)自主完成

10、任務(wù)。 步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 一、 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動原理 與直流無刷電機(jī)相比，步進(jìn)電機(jī)構(gòu)造比擬簡單，驅(qū)動原理也相對簡單。其部接線圖如下： 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，比方逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，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、ＢＤ電壓。 二、 ＰＷＭ控制 通過上面的分析知道要驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)只需要按順序發(fā)出四個(gè)狀態(tài)的PWM波即可。不過由于沒有反應(yīng)檢測，我們無

11、法確認(rèn)應(yīng)該在何時(shí)切換PWM，進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)?？紤]到電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)90°〔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： 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，否那么轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速會跟不上PWM狀態(tài)的變化，從而出現(xiàn)震動等問題。 有了上面的程序要實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)就非常簡單了，只需ＡＢ通完正后通ＤＢ，再通ＢＡ，再通ＢＤ即可 課程建議〔？？？〕 1〕在課程安排上，在學(xué)期初就明確地把課程目標(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

12、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)，防止像這學(xué)期一樣在后面實(shí)驗(yàn)的過程中，忘記很多前面所學(xué)的根底知識。可以讓我們更扎實(shí)，更清楚明白的掌握所學(xué)的容。 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)在教師進(jìn)展演示的時(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)展學(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，希望教師可以把所用資料進(jìn)展整理，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，希望可以有教師在場。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。 12 / 12