基于STM32的双无刷直流电机闭环控制系统.pdf

本文介绍了基于STM32单片机的双无刷直流电机闭环控制系统的设计与实现。在无刷直流电机的应用要求日益提高的背景下，系统的稳定性和响应速度成为了关注焦点。闭环控制系统能够根据电机的转速和电流反馈，通过调节控制算法输出的信号，实现对无刷电机的有效控制。这种系统在双轮自平衡车、多电机同步运行等特殊应用中有广泛的应用。 STM32单片机，以其高性能的Cortex-M内核、丰富的外设和较高的处理速度，在控制系统中被选为主控制芯片。STM32提供了多个通用定时器、多个高速ADC转换器和高级定时器，为实现复杂的控制算法提供了硬件支持。 系统的硬件设计主要包括了主控电路、驱动电路、电流检测电路以及霍尔位置检测电路等。驱动电路通常由功率驱动器件构成，并且需要实现电机的调速与正反转运行。电流检测电路能够实时反馈双电机三相全桥驱动电路的母线电流。霍尔位置检测电路用来接收电机霍尔位置信号。 闭环控制系统采用了孕陨阅控制算法，即根据电机的转速和电流反馈来调节控制信号。孕陨阅控制算法是一种通过调节PWM脉冲宽度（占空比）来控制电机速度和转矩的算法，其目的是实现对电机的精确控制。 系统软件控制方面，单片机串口可用于与上位机的数据通信、参数设置和数据采集。此外，系统还集成了故障检测与报警功能，通过看门狗定时器来监测控制系统是否正常工作。 电机驱动电路通常由驱动芯片组成，常见的驱动芯片包括多种输出驱动能力以及电流检测等功能，能够支持系统的电流闭环控制。在设计时，需要考虑到电路的隔离和滤波等要求，以确保电路运行的稳定性和可靠性。逆变电路的设计也至关重要，它通常采用沟道型MOSFET或者IGBT，驱动芯片的输入输出真值表设计要避免同一桥臂上的两个开关管同时导通，以免造成电路短路。 STM32单片机在系统中的应用，要求它能够处理多种输入信号，实现对电机运行状态的实时监控。在一些应用中，还需要用到外围设备如上位机等，实现复杂的控制逻辑和用户界面交互。此外，对于高要求的系统，还需要温度的实时采样和转换功能，以便监控电路板的运行状态和温度情况。 文章中还提到了一些具体的设计参数，例如系统主控电路、电机驱动电路的设计，以及电机运行数据的采集和处理。通过这些设计和数据的结合，可以验证系统的稳定性和动态性能，确保它能够在实际应用中达到预期的控制效果。