附件C：譯文


基于AVR微控制器的無(wú)刷直流電機(jī)數(shù)字PID控制器
許程，黃大貴，黃一平，龔書(shū)剛

摘要-在這篇論文中，提出了一種數(shù)字PID控制器控制的無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器并給出具體實(shí)現(xiàn)的方案。該控制結(jié)構(gòu)由雙閉環(huán)控制，即速度控制和電流控制。在此控制系統(tǒng)中提出并應(yīng)用了一種數(shù)字增量式PID算法，使控制系統(tǒng)更加靈活，穩(wěn)定，高效。實(shí)施和驗(yàn)證AVR單片機(jī)是為實(shí)現(xiàn)全面數(shù)字化的硬件設(shè)計(jì)計(jì)劃。為了減少控制系統(tǒng)規(guī)模，簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)的實(shí)施，該系統(tǒng)采用了能量整合模塊。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)以及系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)方法在本文作了介紹。最后，做了相關(guān)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢測(cè)該方案的有效性。

1引言
近年來(lái)，無(wú)刷直流電機(jī)由于其高效率，高功率，高可控性等因素迅速?gòu)V泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。關(guān)于無(wú)刷直流電機(jī)的研究在電機(jī)領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注[1]。所以，研究一個(gè)反應(yīng)速度快，監(jiān)管能力強(qiáng)，可靠性高的控制系統(tǒng)是很有意義的。由于功能簡(jiǎn)單可靠，PID控制器是市場(chǎng)上最流行的控制器之一。在PID參數(shù)確定或系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整到最佳時(shí)，它能為絕大多數(shù)系統(tǒng)提供強(qiáng)大可靠的性能。數(shù)字控制解決了復(fù)雜算法控制需要大量硬件電路的問(wèn)題。對(duì)比模擬控制器，數(shù)字化控制的無(wú)刷直流電機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)：一、更先進(jìn)的控制算法，如自適應(yīng)控制算法，模糊控制算法都可以通過(guò)數(shù)字控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。二、軟件控制實(shí)施數(shù)字化時(shí)更加靈活。[2][3]
在工程實(shí)踐中，由于控制算法的復(fù)雜性，經(jīng)常由基于單片機(jī)的軟件來(lái)實(shí)施。這種方法為我們實(shí)現(xiàn)控制算法提供了一種簡(jiǎn)單的途徑，而且可以通過(guò)修改軟件來(lái)使這種方法更加靈活。該系統(tǒng)采用AVR單片機(jī)作為主要控制器，AVR單片機(jī)是ATMEL公司生產(chǎn)的專(zhuān)用于控制BLDC電機(jī)的芯片?；诠β始?jí)控制（PSC）模塊，它可以在很寬的頻率范圍內(nèi)輕松生成六種方式脈沖調(diào)制器（PMW）。它還有其他巨大的優(yōu)勢(shì)：它可以靈活運(yùn)用C語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言和幾個(gè)有用的組件如可編程I/O端口，模擬到數(shù)字10的方法轉(zhuǎn)換器，模擬壓實(shí)機(jī)等，可以大大簡(jiǎn)化我們的工作。
本文基于數(shù)字PID控制增量算法，為適應(yīng)高性能直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，開(kāi)發(fā)了速度控制和電流控制雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。為了使設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)盡量小規(guī)模，高效率，應(yīng)用了嵌入式單片機(jī)控制算法，這將使該控制系統(tǒng)更靈活，功能強(qiáng)大且易于實(shí)施。本文已給出控制算法和結(jié)構(gòu)描述，硬件和軟件實(shí)施的詳細(xì)信息也已經(jīng)給出。