四旋翼无人机中多电机驱动系统的研究

发布时间：2017-04-21 15:00

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【摘要】：近年来，随着电子技术的发展，多旋翼无人机以其隐蔽性和机动能力强、制造和维护成本低、应用领域广泛等优点，在民用领域和军事领域都受到了各个国家的重视。 本文针对四旋翼无人机中的直流无刷电机驱动系统进行了研究，分析了文中所使用的绕组为三角形连接的XXD2212直流无刷电机的基本结构、工作原理，并建立了电机数学模型，详细分析了直流无刷电机启动方法、换相过程以及虚拟中性点法获取绕组反电动势过零点的原理。 根据理论分析以及对四旋翼无人机中电机驱动系统的实际需求，从硬件和软件两个方面介绍了电机驱动装置的设计过程。在硬件方面，设计了功率驱动电路、反电动势检测电路、状态指示电路等模块电路。同时在硬件基础上根据直流无刷电机的工作原理编写了相关的软件程序，软件设计主要包括启动子程序、换相子程序、自检子程序、消磁程序等。 最后对本文设计的电机驱动系统进行了软、硬件调试。通过分析调试结果可知，该电机驱动系统可以较好的实现XXD2212电机的顺利启动以及换相过程，实验结果比较理想，基本满足四旋翼无人机的动力装置设计要求。
【关键词】：直流无刷电机 三角形绕组 无位置传感器 换相 过零点检测
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：V279
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 本文研究的背景和意义8-10
• 1.2 国内外的研究现状10-11
• 1.3 本文研究的主要内容11-13
• 第2章 直流无刷电机控制关键技术13-28
• 2.1 电机控制模型的建立13-19
• 2.1.1 电机的选取13-15
• 2.1.2 电机模型建立15-19
• 2.2 启动算法机理19-22
• 2.3 换相原理22-26
• 2.3.1 换相策略22-25
• 2.3.2 XXD2212 电机换相分析25-26
• 2.4 调速方法26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 电机驱动系统的硬件设计28-42
• 3.1 Atmega8 系统及外围电路28-32
• 3.1.1 Atmega8 单片机硬件系统介绍29-31
• 3.1.2 最小系统设计31-32
• 3.2 功率驱动电路32-34
• 3.3 反电动势过零检测电路34-36
• 3.4 其他电路36-40
• 3.4.1 电源模块电路36-37
• 3.4.2 电池电压检测电路37-38
• 3.4.3 母线电流检测电路38-39
• 3.4.4 通信接口电路39-40
• 3.5 接收模块设计40-41
• 3.6 PCB 板的设计41
• 3.7 本章小结41-42
• 第4章 系统软件设计42-50
• 4.1 系统主程序控制流程设计42-43
• 4.2 子程序设计43-49
• 4.2.1 MOSFET 管自检子程序43-44
• 4.2.2 电机启动子程序44-45
• 4.2.3 电机换相子程序45-47
• 4.2.4 消磁事件的处理47-48
• 4.2.5 PPM 解码48-49
• 4.3 本章小结49-50
• 第5章 系统调试与结果分析50-59
• 5.1 电机驱动装置实物图50-51
• 5.2 短路测试及电源测试51-52
• 5.3 Hex 文件下载过程52-53
• 5.4 实验结果与分析53-58
• 5.4.1 PPM 数据测试53-54
• 5.4.2 驱动控制信号波形测试54-55
• 5.4.3 反电动势波形测试55-56
• 5.4.4 反电动势过零点测试56-57
• 5.4.5 消磁事件和过零事件57-58
• 5.5 本章小结58-59
• 第6章 总结与展望59-61
• 6.1 总结59
• 6.2 展望59-61
• 参考文献61-64
• 发表论文情况说明64-65
• 致谢65-66
• 附录66-69

【参考文献】

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本文编号：320563