为了解决两轮自平衡电动车用传统占空比控制无法实现对转矩的精确控制问题,本文采用飞思卡尔微处理器MK60DN512ZVLQ10,卡尔曼滤波算法获取车身倾角实时最优值,基于电流环的串级PID控制来调节直流电机。电流传感器精度能达到1%左右,系统受扰动后,此方法调节时间更短、超调量更小、鲁棒性更强。实验结果表明,直接转矩控制在快速性、稳定性和抗扰性等方面明显优于传统占空比控制。主控制器上，方便调试。图１系统整体框图２硬件电路设计２．１电机驱动模块整体结构图２为电机驱动模块整体结构图，该模块主要由过流保护模块、电流检测模块和电机驱动电路构成。电机驱动部分，结构上使用最常见的三相全桥式换相器结构，控制策略上采用两两通电方式。在该模块中，６只ＭＯＳ管构成了功率逆变器，通过控制电路给出的控制信号，使得每次换相上下桥臂各有一只ＭＯＳ管导通，为三相定子绕组提供直流电源。该电路中电机采用Ｙ型连接，在一个周期中，每隔６０°电角度换相一次，每个ＭＯＳ管通电１２０°，每个绕组通电为２４０°，正向反向通电各１２０°。图２驱动模块整体结构图２．２电流检测模块电流检测模块的设计使用电流检测芯片ＡＤ８２１０本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name其为一款高压电流检测放大器。电流流经采样电阻，转化成差分电压，ＡＤ８２１０内置放大器对电压进行放大，放大增益为２０ｄＢ，可以实现精确的差分输入电压测量串级PID控制设计-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港液压钢管滚圆机滚弧机折弯机。图３为本设计的电流检测模块原理图，在电机驱动回路中串入一个３ｍΩ的精密合金电阻作为采样电阻，ＡＤ８２１０放大系数为２０。单片机的Ａ／Ｄ采样最大值为３．３Ｖ，因此ＡＤ８２１０的采样输出必须调整为０～３．３Ｖ，电流模块的最大量程如下所示：因此该模块的量程为大于本设计使用的直流无刷电机堵转电流，因此该模块可以满足控制要求。图３电流检测模块电路２．３过流检测模块相对误差在１％左右，误差较小，满足电流环控制系统的精度要求。图７占空比为６０％时检测模块与驱动板输出电压图８占空比为４０％时检测模块与驱动板输出电压图９占空比控制与直接转矩控制车身倾角响应４．２姿态平衡控制实验先整定电流环的参数，选取ＰＩ参数分别为Ｐ＝１．２５，Ｉ＝０．２４。通过键盘的调试方式确定角度环和角速度环的参数，最终角度环的ＰＤ参数分别为Ｐ＝３０，Ｄ＝０．５。角速度环的ＰＩＤ参数分别车身１８°左右启动，分别测量占空比控制和直接转矩控制的倾角响应。图９是占空比控制与直接转矩控制车身倾角响应，其中上图为占空比控制，下图为直接转矩控制，纵坐标均为车身倾角度数。４．３鲁棒性实验在相同的平衡条件下，在同一时间对平衡车加入扰动作用，分别对传统占空比控制和直接转矩控制进行实验。图１０是扰动作用下占空比控制与直接转矩控制的车身倾角响应。上图为占空比控制，下图为直接转矩控制。图１０扰动作用下的车身倾角响应４．４实验结果对比分析表１为的动态性能对比可见，直接转矩控制调节时间更短，超调量更小，平衡角受扰动后恢复 串级PID控制设计-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港液压钢管滚圆机滚弧机折弯机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name