四軸飛行器無刷直流電機驅動控制設計的實現

　　2反電勢過零檢測

　　無刷直流電機能夠正常連續運轉，就要對轉子位置進行檢測，從而實現準確換向。電機轉子位置檢測方式主要有光電編碼盤、霍爾傳感器、無感測量三種方式。由于四軸飛行器無刷直流電機要求系統結構簡單、重量輕，因而采用無位置傳感器的方式，利用第三相產生的感生電動勢過零點時刻延遲30°換向。雖然該方法在電機啟動時比較麻煩，可控性差，但由于電路簡單、成本低，因而適合于在正常飛行過程中不需要頻繁啟動的四軸飛行器電機。

　　由于無刷直流電機的兩相導通模式，因而可以利用不導通的第三相檢測反電勢的大小。如圖2反電勢檢測電路，中性點N與單片機的AIN0相接，Ain，Bin，Cin分別接單片機的ADC0，ADC1，ADC2.不停地比較中性點N電壓與A，B，C三相三個端點電壓的大小，以檢測出每相感生電動勢的過零點。ATMEGA16單片機模擬比較器的正向輸入端為AIN0，負向輸入端根據ADMUX寄存器的配置而選擇ADC0，ADC1，ADC2，從而利用了單片機自帶的模擬比較器的復用功能。當A，B相通電期間，C相反電勢與中性點N進行比較，類似的，就可以成功檢測出各相的過零事件。

　　圖2反電勢檢測電路

　　電機的反電勢檢測出來后，就可以找到反電勢的過零點，在反電勢過零后延遲30°電角度進行換向操作。

　　3控制程序設計

　　3.1驅動控制電路上電自檢

　　無刷直流電機驅動控制部分包括MOSFET自檢、電機啟動控制和電壓電流監測功能3部分。驅動控制電路的上電自檢流程如圖3所示，包括MOSFET短路特性與導通特性測試、以防止過流損壞電路。

　　圖3驅動控制電路上電自檢流程圖

　　3.2軟件啟動控制

　　反電勢檢測法只有在電機正常運轉后才能進行，當電機不轉或轉速很低時，其反電勢無法檢測，因而采用軟件啟動的方式。針對無位置傳感器無刷直流電機的控制，本文采用三步啟動的方法，首先，給A，B相通電一段時間以固定電機轉子位置;六狀態輪流換向，通電時間逐步減少;檢測第三相的反電勢，若正常則啟動成功，否則重新啟動。具體的啟動流程如圖4所示。

　　圖4無刷無感直流電機啟動流程