四軸飛行器無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)

　　2反電勢(shì)過零檢測(cè)

　　無刷直流電機(jī)能夠正常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，就要對(duì)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確換向。電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方式主要有光電編碼盤、霍爾傳感器、無感測(cè)量三種方式。由于四軸飛行器無刷直流電機(jī)要求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕，因而采用無位置傳感器的方式，利用第三相產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)時(shí)刻延遲30°換向。雖然該方法在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)比較麻煩，可控性差，但由于電路簡(jiǎn)單、成本低，因而適合于在正常飛行過程中不需要頻繁啟動(dòng)的四軸飛行器電機(jī)。

　　由于無刷直流電機(jī)的兩相導(dǎo)通模式，因而可以利用不導(dǎo)通的第三相檢測(cè)反電勢(shì)的大小。如圖2反電勢(shì)檢測(cè)電路，中性點(diǎn)N與單片機(jī)的AIN0相接，Ain，Bin，Cin分別接單片機(jī)的ADC0，ADC1，ADC2.不停地比較中性點(diǎn)N電壓與A，B，C三相三個(gè)端點(diǎn)電壓的大小，以檢測(cè)出每相感生電動(dòng)勢(shì)的過零點(diǎn)。ATMEGA16單片機(jī)模擬比較器的正向輸入端為AIN0，負(fù)向輸入端根據(jù)ADMUX寄存器的配置而選擇ADC0，ADC1，ADC2，從而利用了單片機(jī)自帶的模擬比較器的復(fù)用功能。當(dāng)A，B相通電期間，C相反電勢(shì)與中性點(diǎn)N進(jìn)行比較，類似的，就可以成功檢測(cè)出各相的過零事件。

　　圖2反電勢(shì)檢測(cè)電路

　　電機(jī)的反電勢(shì)檢測(cè)出來后，就可以找到反電勢(shì)的過零點(diǎn)，在反電勢(shì)過零后延遲30°電角度進(jìn)行換向操作。

　　3控制程序設(shè)計(jì)

　　3.1驅(qū)動(dòng)控制電路上電自檢

　　無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制部分包括MOSFET自檢、電機(jī)啟動(dòng)控制和電壓電流監(jiān)測(cè)功能3部分。驅(qū)動(dòng)控制電路的上電自檢流程如圖3所示，包括MOSFET短路特性與導(dǎo)通特性測(cè)試、以防止過流損壞電路。

　　圖3驅(qū)動(dòng)控制電路上電自檢流程圖

　　3.2軟件啟動(dòng)控制

　　反電勢(shì)檢測(cè)法只有在電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后才能進(jìn)行，當(dāng)電機(jī)不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速很低時(shí)，其反電勢(shì)無法檢測(cè)，因而采用軟件啟動(dòng)的方式。針對(duì)無位置傳感器無刷直流電機(jī)的控制，本文采用三步啟動(dòng)的方法，首先，給A，B相通電一段時(shí)間以固定電機(jī)轉(zhuǎn)子位置;六狀態(tài)輪流換向，通電時(shí)間逐步減少;檢測(cè)第三相的反電勢(shì)，若正常則啟動(dòng)成功，否則重新啟動(dòng)。具體的啟動(dòng)流程如圖4所示。

　　圖4無刷無感直流電機(jī)啟動(dòng)流程