各个运动单元控制器接收主控制器的运动指令并调制PWM脉宽从而控制无刷直流电动机运行。如图6所示,主函数中**配置端口输入输出方向,初始化全局变 量,调用各模块初始化函数,并使能模块,然后进入死循环。死循环中不断检测是否需要包数据,清看门狗,并点亮LED指示工作状态。矿井提升机
无刷直流电动机的闭环控制和换相工作是在PWM中断程序中完成的。当PWM中断被触发时,根据本次和上次HALL信号值,控制各路PWM输出的开关状态: 根据目标值和反馈值之间的误差,调用PID计算子函数计算控制输出,进行占空比限幅,更新正在工作的两路PWM占空比寄存器。程序流程图如图7所示。
实验分析
(1)电机驱动信号测试。为了防止产生人耳可听见的噪声,功率器件斩波频率设计在20 kHz,时基计数为向上向下模式。电机的PWM采用互补输出模式,为防止逆变器中同一桥臂的两个功率MOS—FET同时导通造成短路的情况发生,需要在其 间插入一个死区时间,确保开关安全,如图8所示,驱动信号死区时间设置为2.5 ns。
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(2)轮式运动测试。本文使用正弦信号指令进行对越障小车驱动轮电机测试,当驱动轮电机空载时,其速度闭环曲线如图9所示。在低速运行,速度变化率很大,速度闭环误差也比较大,在电机转速比较高时,系统响应速度快,速度闭环效果比较好。
(3)摆腿运动测试。本文通过爬越台阶试验对小车的越障功能进行验证。如图l0所示,当超声波传感器检测到障碍物离驱动轮足够近时,对应的摆腿旋转一定角 度,接触到台阶,支撑车体,使小车前半部分抬高,前两驱动轮悬空后,四个助动轮及后两驱动轮与地面接触,后两驱动轮驱动小车继续运动,小车前部跨上台阶。 后轮爬越过程与前轮类似。试验证明小车越障能力。
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