微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件课件.ppt

1、第五章第五章 直流调速系统的数字直流调速系统的数字控制控制p问题的提出问题的提出p微型计算机数字控制的主要特点微型计算机数字控制的主要特点 p微机数字控制双闭环直流调速系统的微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件硬件和软件 p数字数字PI调节器调节器p举例分析举例分析问题的问题的提出提出 前前两两章中论述了直流调速系统的章中论述了直流调速系统的基本规律基本规律和和设计方法设计方法，所有的调节器均用，所有的调节器均用运算运算放大器实现，放大器实现，属模拟控制系统。属模拟控制系统。模拟系统模拟系统优点优点：具有物理：具有物理概念清晰概念清晰、控制信、控制信号流向号流向直观直观等优点，便于学习入

2、门。等优点，便于学习入门。缺点缺点：但其控制规律体现在：但其控制规律体现在硬件电路硬件电路和所用和所用的的器件器件上，因而线路上，因而线路复杂复杂、通用性差通用性差，控制效果，控制效果受到器件的受到器件的性能性能、温度温度等因素的影响。等因素的影响。第五章第五章 直流调速系统的数字直流调速系统的数字控制控制微型计算机控制系统基本组成框图微型计算机控制系统基本组成框图第五章第五章 直流调速系统的数字直流调速系统的数字控制控制 数字控制与模拟控制相比较，有以下特点：数字控制与模拟控制相比较，有以下特点：印刷电路板印刷电路板面积小面积小，连线少连线少；产品的生产；产品的生产周期周期短短，调试，调试时

3、间短时间短，生产，生产效率高效率高。容易实现容易实现复杂的复杂的控制思想，调速精度控制思想，调速精度高于高于模拟模拟调速系统。调速系统。可靠性可靠性（故障率低）及（故障率低）及可维护性可维护性（排除故障时（排除故障时间短）间短）高高于模拟调速系统。于模拟调速系统。第五章第五章 直流调速系统的数字直流调速系统的数字控制控制微型计算机数字控制的微型计算机数字控制的主要特点主要特点p1 1）硬件电路的标准化）硬件电路的标准化程度高程度高；p2 2）可以实现较复杂的）可以实现较复杂的控制控制控制软件能够进行控制软件能够进行逻逻辑判断辑判断和和复杂运算复杂运算，可以实现不同于一般线性调节，可以实现不同于

4、一般线性调节的的最优化最优化、自适应自适应、非线性非线性、智能化智能化等控制规律；等控制规律；p3 3）具有很大的）具有很大的灵活性灵活性和和适应性适应性；p4 4）无无零点漂移，零点漂移，控制控制精度高；精度高；p5 5）可以进行）可以进行信息存储信息存储，便于，便于故障诊断故障诊断和和系统维护系统维护；p6 6）可提供）可提供人机界面人机界面，多机联网多机联网工作；工作；第五章第五章 直流调速系统的数字直流调速系统的数字控制控制 由于计算机只能处理由于计算机只能处理数字数字信号，因此，与信号，因此，与模拟控制模拟控制系系统相比，微机数字控制系统统相比，微机数字控制系统的主要特点是的主要特点

5、是离散化离散化和和数字数字化化。离散化离散化 为了把为了把模拟的模拟的连续信连续信号输入计算机，必须首号输入计算机，必须首先在具有一定周期的采先在具有一定周期的采样时刻对它们进行样时刻对它们进行实时实时采样采样，形成一连串的，形成一连串的脉脉冲信号冲信号，即离散的，即离散的模拟模拟信号信号，这就是离散化。，这就是离散化。Otf(t)原信号Onf(nT)1 2 3 4采样第五章第五章 直流调速系统的数字直流调速系统的数字控制控制 数字化数字化 采样后采样后得到的得到的离散离散信号本质上还是信号本质上还是模拟信模拟信号号，还须经过，还须经过数字量化数字量化，即用一组数码（如二进即用一组数码（如二进

6、制码）来逼近离散模拟制码）来逼近离散模拟信号的幅值，将它信号的幅值，将它转换转换成数字信号成数字信号，这就是数，这就是数字化。字化。数字化数字化OnN(nT)第五章第五章 直流调速系统的数字直流调速系统的数字控制控制 离散化和数字化的离散化和数字化的结果结果导致了导致了时间时间上和上和量值量值上的上的不连续性不连续性，从而引起下述的，从而引起下述的负面效应负面效应：（1）A/D转换的量化转换的量化误差误差 模拟信号可以有模拟信号可以有无穷无穷多多的数值，而数码总是的数值，而数码总是有限的有限的，用数码来逼近模，用数码来逼近模拟信号是近似的，会产生量化误差，影响控制精拟信号是近似的，会产生量化误

7、差，影响控制精度和平滑性。度和平滑性。（2）D/A转换的转换的滞后滞后效应效应 经过计算机运算和处经过计算机运算和处理后输出的数字信号必须由数模转换器理后输出的数字信号必须由数模转换器D/A和和保保持器持器将它转换为连续的模拟量，再经放大后驱动将它转换为连续的模拟量，再经放大后驱动被控对象。但是，被控对象。但是，保持器保持器会提高控制系统传递函会提高控制系统传递函数分母的数分母的阶次阶次，使系统的稳定裕量，使系统的稳定裕量减小减小，甚至会，甚至会破坏破坏系统的系统的稳定性稳定性。第五章第五章 直流调速系统的数字直流调速系统的数字控制控制随着随着微电子微电子技术的进步，微处理技术的进步，微处理器

8、的器的运算速度运算速度不断提高，其不断提高，其位数位数也不断增加，也不断增加，上述两个问题的影上述两个问题的影响已经越来越小响已经越来越小。但微机数字控制系统的但微机数字控制系统的主主要特点要特点及其及其负面效应负面效应需要在系统需要在系统分析中引起分析中引起重视重视，并在系统设计，并在系统设计中予以解决。中予以解决。第二节第二节 微机数字控制双闭环直流调速微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件系统的硬件和软件 数字控制直流调速系统的组成方式大致数字控制直流调速系统的组成方式大致可分为可分为三三种：种：1.1.数模混合数模混合控制系统控制系统 2.2.数字电路数字电路控制系统控制系统转速转

9、速采用采用模拟模拟调节器，也可调节器，也可采用采用数字数字调节器；调节器；电流电流调节器采用调节器采用数字数字调节器；调节器；脉冲触发脉冲触发装置则采用装置则采用模拟模拟电电路。路。除除主电路主电路和和功放电路功放电路外，外，转速转速、电流电流调节器，以及脉冲触发装调节器，以及脉冲触发装置等全部由置等全部由数字数字电路组成。电路组成。数字直流可逆调速系统的结构图数字直流可逆调速系统的结构图 数字电路控制系统数字电路控制系统第二节第二节 微机数字控制双闭环直流调速微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件系统的硬件和软件 数字控制直流调速系统的组成方式大致可数字控制直流调速系统的组成方式大致可分

10、为分为三三种：种：1.数模混合数模混合控制系统控制系统 2.数字电路数字电路控制系统控制系统 3.计算机计算机控制系统控制系统转速转速采用采用模拟模拟调节器，也可调节器，也可采用采用数字数字调节器；调节器；电流电流调节器采用调节器采用数字数字调节器；调节器；脉冲触发脉冲触发装置则采用装置则采用模拟模拟电电路。路。除除主电路主电路和和功放电路功放电路外，外，转速转速、电流电流调节器，以及脉冲触发装调节器，以及脉冲触发装置等全部由置等全部由数字数字电路组成。电路组成。双闭环系统结构，采用双闭环系统结构，采用微机微机控控制。制。全数字电路全数字电路，实现脉冲触，实现脉冲触发、转速给定和检测。采用发、

11、转速给定和检测。采用数数字字PIPI算法算法，由，由软件软件实现转速、实现转速、电流调节。电流调节。微机数字控制双闭环直流调速系统硬微机数字控制双闭环直流调速系统硬件结构如图所示，系统由件结构如图所示，系统由以下以下部分组成部分组成主电路主电路检测电路检测电路控制电路控制电路给定电路给定电路显示电路显示电路第二节第二节 微机数字控制双闭环直流调速微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件系统的硬件和软件 微机数字控制双闭环直流微机数字控制双闭环直流PWM调速系统硬件结构图调速系统硬件结构图 主回路主回路微机数字控制双闭环直流调速系统主电路中的UPE有两种方式：直流PWM功率变换器晶闸管可控整流

12、器检测回路检测回路检测回路包括检测回路包括电压电压、电流电流、温度温度和和转速转速检测，其中：检测，其中：电压电压、电流电流和和温度温度检测由检测由 A/D 转换通转换通道变为数字量送入道变为数字量送入微机；转速微机；转速检测用检测用数字数字测速测速1.1.转速检测转速检测 转速检测有转速检测有模拟模拟和和数字数字两种检测方法：两种检测方法：第二节第二节 微机数字控制双闭环直流调微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件速系统的硬件和软件 1 1）模拟测速一般采用）模拟测速一般采用测速测速发电机，必须经过发电机，必须经过适当的适当的变换变换，将，将双极性双极性的电压信号转换为的电压信号转换为单

13、极单极性性电压信号，经电压信号，经A/DA/D 转换后得到的数字量送入转换后得到的数字量送入微机微机。2）对于要求精度）对于要求精度高高、调速范围、调速范围大大的系统，往往需要采用的系统，往往需要采用旋转旋转编编码器测速，即码器测速，即数字测速数字测速。第二节第二节 微机数字控制双闭环直流调微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件速系统的硬件和软件 测速基本方式测速基本方式2.电流和电压检测电流和电压检测 电流和电压检测除了用来构成相应的电流和电压检测除了用来构成相应的反馈反馈控控制外，还是各种制外，还是各种保护保护和和故障故障诊断信息的来源。诊断信息的来源。第二节第二节 微机数字控制双闭环

14、直流调微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件速系统的硬件和软件 微机数字控制双闭环直流微机数字控制双闭环直流PWM调速系统硬件结构图调速系统硬件结构图 故障综合故障综合利用微机拥有强大的利用微机拥有强大的逻辑判断逻辑判断功能，对电压、电流、温度等信号进行功能，对电压、电流、温度等信号进行分析分析比较，若发生故障立即进行比较，若发生故障立即进行故障故障诊断，以便诊断，以便及时及时处理，避免故障处理，避免故障进一步进一步扩大。这也是采扩大。这也是采用用微机控制微机控制的的优势优势所在。所在。数字控制器数字控制器数字控制器是数字控制器是系统的核心，可选用系统的核心，可选用单片单片微机微机或或数字

15、数字信号处理器（信号处理器（DSP）a)模拟给定模拟给定 b)数字给定数字给定 第二节第二节 微机数字控制双闭环直流调速微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件系统的硬件和软件（1 1）模拟给定模拟给定 模拟给定是模拟给定是以模拟量表示的给定值，例以模拟量表示的给定值，例如给定电位器的输出电压。如给定电位器的输出电压。模拟给定须经模拟给定须经A/DA/D转换为数字转换为数字量，再参与运算；量，再参与运算；（2 2）数字给定数字给定 数字给定是数字给定是用用数字量数字量表示的表示的给定值给定值，可，可以是以是拨盘拨盘设定、设定、键盘键盘设定或设定或采用通信方式由采用通信方式由上位机上位机直接直

16、接发送。发送。输出变量输出变量微机数字控制器的微机数字控制器的控制对象是控制对象是功率变换器功率变换器，可以用，可以用开关量开关量直接控制功率器件的通断，直接控制功率器件的通断，也也可以用经可以用经 D/A D/A 转换得到的模拟转换得到的模拟量去控制功率变换器。量去控制功率变换器。微机数字控制系统的控制规律是靠微机数字控制系统的控制规律是靠软件软件来实来实现的，所有的现的，所有的硬件硬件也必须由也必须由软件软件实施管理。微机实施管理。微机数字控制双闭环直流调速系统的数字控制双闭环直流调速系统的软件软件有：有：主程序主程序初始化子程序初始化子程序中断服务子程序等中断服务子程序等第二节第二节 微

17、机数字控制双闭环直流调速微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件系统的硬件和软件 2.2.初始化子程序初始化子程序完成硬件器件工作方式的设完成硬件器件工作方式的设定、系统运行参数和变量的初始化等。定、系统运行参数和变量的初始化等。第二节第二节 微机数字控制双闭环直流调速微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件系统的硬件和软件 主程序框图主程序框图 初始化子程序框图初始化子程序框图 1.主程序主程序完成实时性要完成实时性要求不高的功能，求不高的功能，完成系统完成系统初始初始化化后，实现后，实现键键盘处理盘处理、刷新刷新显示显示、与、与上位上位计算机计算机和和其他其他外设外设通信等功通信等功能

18、。能。2.2.初始化初始化子程序子程序完成硬件器完成硬件器件工作方式件工作方式的的设定设定、系系统统运行运行参数参数和和变量变量的的初初始化始化等。等。3 3中断服务子程序中断服务子程序 中断服务子程序完成中断服务子程序完成实时性强实时性强的功能，如的功能，如故障保护故障保护、状态检测状态检测和和数字数字PIPI调节调节等等,中断服务中断服务子程序由相应的中断源提出申请，子程序由相应的中断源提出申请，CPUCPU实时响应。实时响应。转速转速调节中断服务子程序调节中断服务子程序电流电流调节中断服务子程序调节中断服务子程序故障故障保护中断服务子程序保护中断服务子程序 转速转速调节和调节和电流电流调

19、节均采调节均采用用定时定时中断中断当故障保护引脚的当故障保护引脚的电平电平发生跳发生跳变时申请变时申请故障保护故障保护中断中断三种三种中断中断服务中，服务中，故障保故障保护护中断优先级别中断优先级别最高最高，电电流流调节中断调节中断次之次之，转速转速调调节中断级别节中断级别最低最低。第三节第三节 数字数字PI调节器调节器p模拟模拟PIPI调节器的数字化调节器的数字化p改进的数字改进的数字PIPI算法算法p智能型智能型PIPI调节器调节器 1)1)模拟模拟PIPI调节器的数字化调节器的数字化 PI PI调节器是电力拖动自动控制系统中最常用调节器是电力拖动自动控制系统中最常用的一种控制器，在微机数

20、字控制系统中，当采样的一种控制器，在微机数字控制系统中，当采样频率频率足够高足够高时，可以先时，可以先按模拟系统按模拟系统的设计方法设的设计方法设计调节器，然后再计调节器，然后再离散化离散化，就可以得到，就可以得到数字控制数字控制器的算法，这就是模拟调节器的数字化。器的算法，这就是模拟调节器的数字化。第三节第三节 数字数字PI调节器调节器 PI调节器的传递函数调节器的传递函数 PI调节器时域表达式调节器时域表达式ppii()()1()KU ssssWsEpiPI()()()d()1()dKKu te te te tettKt第三节第三节 数字数字PI调节器调节器其中其中 KP=Kpi 为比例系

21、数为比例系数 KI=1/为积分系数为积分系数 PI调节器的差分方程调节器的差分方程将上式离散化成差分方程，其第将上式离散化成差分方程，其第 k 拍输出为拍输出为其中，其中，Tsam为采样周期为采样周期 samPIPPII1s mIa()()()()()()()(1)kiu ke ke ke ku ke kKKe kKKKu kTT第三节第三节 数字数字PI调节器调节器2)改进的改进的数字数字PI算法算法 PI调节器的参数直接影响着系统的性能调节器的参数直接影响着系统的性能指标。在高性能的调速系统中，有时仅仅指标。在高性能的调速系统中，有时仅仅靠调整靠调整PI参数难以同时满足各项参数难以同时满足

22、各项静静、动动态态性能指标。采用模拟性能指标。采用模拟PI调节器时，由于受调节器时，由于受到到物理条件物理条件的的限制限制，只好在不同指标中求，只好在不同指标中求其其折衷折衷。第三节第三节 数字数字PI调节器调节器 而微机数字控制系统具有很强的逻辑判而微机数字控制系统具有很强的逻辑判断和数值运算能力，充分应用这些能力，断和数值运算能力，充分应用这些能力，可以衍生出多种改进的可以衍生出多种改进的PI算法算法，提高系统，提高系统的控制性能。的控制性能。积分积分分离算法分离算法 离散离散增量式算法增量式算法第三节第三节 数字数字PI调节器调节器积分分离算法积分分离算法 基本思想基本思想 在微机数字控

23、制系统中，把在微机数字控制系统中，把 P P 和和 I I 分开。分开。当当偏差大偏差大时，只让时，只让比例比例部分起作用，以快速减少部分起作用，以快速减少偏差；当偏差；当偏差偏差降低到一定程度后，再将降低到一定程度后，再将积分积分作用作用投入，既可最终消除投入，既可最终消除稳态偏差稳态偏差，又能避免较大的，又能避免较大的退饱和超调。退饱和超调。1PIIsam()()()kiKC Ku ke kiTeI1,0,()()e iiCe为一常值。为一常值。积分分离法能有效积分分离法能有效抑制抑制振荡振荡，或，或减小减小超调，常超调，常用于用于转速转速调节器。调节器。离散离散增量式算法增量式算法 PI

24、DPID控制的控制规律为控制的控制规律为001pDItdeeedtdtuTTuK在数字控制中，根据采样时刻的偏差量计算控在数字控制中，根据采样时刻的偏差量计算控制量，需要对上式进行离散化处理，因此可得离散制量，需要对上式进行离散化处理，因此可得离散的增量式的增量式PIDPID控制算法为：控制算法为：22DkkkkkppIDIkkeeeTTKKKKTueeeT3)3)智能型智能型PIPI调节器调节器 由上述对数字由上述对数字PIPI算法的改进可以使我们得到算法的改进可以使我们得到启发，利用计算机丰富的启发，利用计算机丰富的逻辑判断逻辑判断和和数值运算数值运算功功能，能，数字控制器不仅能够实现模拟

25、控制器的数字控制器不仅能够实现模拟控制器的数字数字化化，而且可以，而且可以突破突破模拟控制器只能完成线性控制模拟控制器只能完成线性控制规律的局限，完成各类规律的局限，完成各类非线性控制非线性控制、自适应控制自适应控制乃至乃至智能控制智能控制等等，大大拓宽了控制规律的实现等等，大大拓宽了控制规律的实现范畴。范畴。第三节第三节 数字数字PI调节器调节器 主要的智能控制方法主要的智能控制方法 专家系统 模糊控制 神经网络控制 智能控制特点智能控制特点 控制算法不依赖或不完全依赖于对象模控制算法不依赖或不完全依赖于对象模型，因而系统具有较强的型，因而系统具有较强的鲁棒性鲁棒性和和对环境对环境的的适应性

26、适应性。基于基于ATmega48单片机的电动自行车控单片机的电动自行车控制器的设计（制器的设计（以毕业论文为例以毕业论文为例）文摘文摘 第第1章绪论章绪论 第第2章电动自行车控制器的系统章电动自行车控制器的系统分析与设计分析与设计 第第3章电动自行车控制器的章电动自行车控制器的控制策略控制策略 第第4章电动自行车控制器章电动自行车控制器硬件硬件设计设计 第第5章电动自行车控制器章电动自行车控制器软件软件设计设计 第第6章实验章实验结果结果与与分析分析 参考文献参考文献附录附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录攻读学位期间所发表的学术论文目录 致谢致谢 C1 绪论绪论 1.1课题的研究课题的研

27、究意义意义 1.2电动自行车的电动自行车的现状现状 1.2.1电动自行车的电动自行车的构成构成 1.2.2无刷直流电动机的无刷直流电动机的发展现状发展现状 1.2.3当前国内外无刷直流电动机的当前国内外无刷直流电动机的研究动态研究动态。1.3电动自行车控制器的电动自行车控制器的研究现状及难点研究现状及难点 1.4论文的主要内容论文的主要内容开始于上个世纪开始于上个世纪6060年代，蓬勃发展于年代，蓬勃发展于上个世纪上个世纪9090年代年代目前我国市场上国产电动自行车的品目前我国市场上国产电动自行车的品种规格较多，驱动多数用种规格较多，驱动多数用有刷有刷或或无刷无刷的轮式直流电机，工作电压为的轮

28、式直流电机，工作电压为24V24V、36V36V和和48V48V，功率在，功率在150W150W400W400W之间；之间；蓄电池一般用的是免维护蓄电池一般用的是免维护铅酸电池铅酸电池，容量为容量为12AH12AH，充电时间在，充电时间在3 38 8小时之小时之间，充电一次行驶里程约间，充电一次行驶里程约50km50km，车速，车速低于低于20km20kmh h，爬坡能力在，爬坡能力在4 4度以下度以下；车型有简易型和豪华型，车重约车型有简易型和豪华型，车重约35kg35kg，载重量约载重量约70kg70kg，百公里耗电量，百公里耗电量1KW1KW左左右。右。中国十大电动自行车品牌中国十大电动

29、自行车品牌p1 捷安特捷安特电动自行车电动自行车 p2 邦德邦德.富士达富士达 p3 绿源绿源电动自行车电动自行车 p4 英克莱英克莱电动自行车电动自行车 p5 飞鸽飞鸽电动自行车电动自行车p6 永久永久电动自行车电动自行车 p7 新日新日电动自行车电动自行车 p8 凤凰凤凰电动自行车电动自行车 p 9 大陆鸽大陆鸽电动自行车电动自行车 p10 阿米尼阿米尼电动自行车电动自行车C2 电动自行车控制器的系统分析与电动自行车控制器的系统分析与设计设计 本章简述了本章简述了无刷无刷直流电机的基本直流电机的基本构成构成和和工作原理工作原理，建立其建立其数学模型数学模型。重点重点论述了无刷直流电机转矩论

30、述了无刷直流电机转矩脉动的脉动的产生原因产生原因及及换相换相与与转矩脉动转矩脉动的关系，介绍的关系，介绍了一种抑制转矩脉动的方法一了一种抑制转矩脉动的方法一重叠重叠换相法。同时换相法。同时阐述了能量回馈制动的阐述了能量回馈制动的原理原理及其及其控制规律控制规律，最后，最后介绍了介绍了控制器控制器的功能组成。的功能组成。本文设计的控制器蓄电池电压为本文设计的控制器蓄电池电压为48V48V，手，手把输出电压为把输出电压为OVOV4V4V，正常运行时的最大，正常运行时的最大电流值为电流值为15A15A；当出现异常情况，导致电；当出现异常情况，导致电流急剧上升，电流值超过流急剧上升，电流值超过25A2

31、5A时，进入时，进入过过流保护流保护关闭驱动。功能包括关闭驱动。功能包括调速调速、巡航巡航、柔性电子柔性电子刹车刹车(EABS)(EABS)、堵转保护堵转保护、限流限流、过流保护过流保护、欠压保护欠压保护、防飞车防飞车、软启动软启动等。等。C3 电动自行车控制器的控制策略电动自行车控制器的控制策略 双闭环调速系统原理图双闭环调速系统原理图PIPI调节调节控制算法为：控制算法为：11perrkerrkeerkkkIiiKK TiDDkDerrki分别为第分别为第k k个采样时个采样时刻的占空比、电流刻的占空比、电流误差误差模糊模糊-PI复合控制复合控制为了提高系统的为了提高系统的动、静态动、静态

32、性能，尤其在性能，尤其在启动启动或者或者负载负载发生发生突然突然变化时，偏差在大范围内变化时，偏差在大范围内时采用时采用模糊模糊控制，响应控制，响应快快和和调节调节平稳的特性，平稳的特性，使使速度速度跟踪加快；当电机进入跟踪加快；当电机进入平稳平稳状态，偏状态，偏差在差在小范围小范围内转换到内转换到PIPI控制，控制，PIPI控制积分环控制积分环节能节能提高提高系统的系统的静态精确度静态精确度，以克服，以克服模糊模糊控控制容易产生静态误差的缺陷。制容易产生静态误差的缺陷。C4 电动自行车控制器硬件设计电动自行车控制器硬件设计控制器系统框图控制器系统框图一、一、AVR系列系列ATmega48单片

33、机简单片机简介介 ATMEL公司于公司于2002年推出了一款新型年推出了一款新型AVR高档高档单片机，在单片机，在AVR家族中，家族中，ATmega48是一个非常是一个非常特殊的单片机，它的芯片内部集成了较大容量的特殊的单片机，它的芯片内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，具有存储器和丰富强大的硬件接口电路，具有AVR高高档单片机档单片机MEGA系列的全部性能和特点，但由于系列的全部性能和特点，但由于采用了小引脚封装采用了小引脚封装(为为DIP28和和TQEPMLF32)，所以其所以其价格价格仅与仅与低档单片机低档单片机相当，成为具有极高相当，成为具有极高性价比性价比、深受广大用

34、户喜爱的单片机，被广泛应、深受广大用户喜爱的单片机，被广泛应用于用于电器电器、仪表仪表、电源电源等行业。等行业。ATmega48的引脚分配的引脚分配一、一、AVR系列系列ATmega48单片机简介单片机简介一、一、电源电路电源电路48V48V电压经串联电阻后输入到电压经串联电阻后输入到LM317LM317中，输出端电压即中，输出端电压即+l 5V+l 5V。LM317LM317为可调节为可调节3 3一端正电压稳压器，输出电一端正电压稳压器，输出电压范围为压范围为1.2V1.2V到到37V37V，在输出范围内能提供超过，在输出范围内能提供超过1.5A1.5A的电流，外部只需要两个电阻设置输出电压

35、，内部有的电流，外部只需要两个电阻设置输出电压，内部有限流、热关断和安全工作区补偿功能。限流、热关断和安全工作区补偿功能。RA1、RA4的作用为限流、的作用为限流、降压，使降压，使LM317的输入输出的输入输出之间的电压差不致太高，减之间的电压差不致太高，减小器件本身的功耗。小器件本身的功耗。CA1为为滤波电容，滤除电源输入的滤波电容，滤除电源输入的尖峰电压。尖峰电压。一、一、电源电路电源电路+5V+5V电压直接从电压直接从+15V+15V经经78L0578L05得到，此处因后端的功率得到，此处因后端的功率不是很大，不是很大，78L0578L05可以满足要求，不必使用可以满足要求，不必使用LM

36、317LM317。CA2CA2、CA3CA3、CA4CA4、CA5CA5均为滤波电容均为滤波电容，滤除输入电压中滤除输入电压中的高频成分，使输出电压平滑，纹波小的高频成分，使输出电压平滑，纹波小。二、三相全桥逆变电路及其功率驱动二、三相全桥逆变电路及其功率驱动电路电路三相全桥逆变电路三相全桥逆变电路采用单极性采用单极性PWM控控制技术，以制技术，以“两相导通两相导通三相六三相六拍拍方式控制电动机运行方式控制电动机运行功率驱动电路功率驱动电路功率驱动电路采用分立元件和三输入功率驱动电路采用分立元件和三输入与门与门CD4073构成，具有构成，具有功率放大功率放大、自举升压自举升压、硬件互锁硬件互锁

37、、过流快速切断过流快速切断的功能的功能三、三、电流检测电路电流检测电路 系统软件采用模块化设计，在系统软件采用模块化设计，在AVR专用集成开发专用集成开发环境环境AVR studio4.1和编译器和编译器winAvR里由里由C语言编语言编写完成写完成.C5 C5 电动自行车控制器软件设计电动自行车控制器软件设计主程序设计主程序设计中断服务程序设计中断服务程序设计功能模块程序设计功能模块程序设计主程序主要完成主程序主要完成全局变量全局变量的的定义定义、各模、各模块的块的初始化初始化、电机初始位置的、电机初始位置的检测检测、上电上电自检自检、防飞车保护以及、防飞车保护以及速度速度、电流电流双闭环双

38、闭环的计算。的计算。ATmega48总共有总共有26个中断向量，编号个中断向量，编号从从126，编号，编号越小越小，优先级，优先级越高越高，不支，不支持持中断中断嵌套嵌套驱动换相模块驱动换相模块柔性电子刹车柔性电子刹车模块模块巡航模块巡航模块各保护模块各保护模块本章小结本章小结 采用计算机控制电力传动系统的采用计算机控制电力传动系统的优越性优越性在于：在于：（1 1）可显著提高系统性能）可显著提高系统性能p采用数字采用数字给定给定、数字、数字控制控制和数字和数字检测检测，系统，系统精度大大精度大大提高提高；p可根据控制对象的可根据控制对象的变化变化，方便地改变控制器，方便地改变控制器参数参数，以提高系统抗，以提高系统抗干扰干扰能力。能力。（2 2）可采用各种控制策略）可采用各种控制策略可变参数可变参数PIDPID和和PIPI控制、自适应控制、模糊控控制、自适应控制、模糊控制、滑模控制、复合控制制、滑模控制、复合控制