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基于ATmega48单片机的电动自行车控制器的设计
| 论文题名： | 基于ATmega48单片机的电动自行车控制器的设计 |
| 关键词： | 电动自行车;无刷直流电动机;转矩脉动;能量回馈制动;模糊-PI控制 |
| 摘要： | 电动自行车由于轻便灵活、节能环保、价格适中而得到人们的广泛使用，成为人们短途出行的理想交通工具。同时中国具有世界上最庞大的自行车市场，电动自行车产业在中国有着非常广阔的应用前景。因此发展电动自行车具有良好的社会意义和可观的经济效益。 目前电动自行车的动力驱动主要是轮毂式无刷直流电动机。电动自行车控制器作为电动自行车的控制核心，是电动自行车的关键部件，与无刷直流电动机一起构成电动自行车的动力驱动系统。为了提高电动自行车的的骑行舒适性、安全性，本文对电动自行车的动力驱动系统进行了深入的研究，并简要介绍了电动自行车控制器的功能构成和软硬件设计。 首先简要介绍了无刷直流电动机的基本结构和工作原理，并求出了其数学模型；分析了无刷直流电动机换相转矩脉动产生的原因，提出了采用延时导通重叠换相法对转矩脉动进行抑制；同时阐述了无刷直流电动机能量回馈制动的原理，得出能量回馈制动的控制规律；最后给出了电动自行车功能设计的要求。 其次详细介绍了无刷直流电动机的控制策略，根据无刷直流电动机的调速特性，采用PWM调制方式，通过调节电机电枢电压调节电机速度。并对速度电流双闭环调速系统进行了详细的论述，通过采用模糊-PI控制算法调节速度，提高了电机转速的控制精度。 最后介绍了电动自行车控制器的软硬件设计，并给出样机运行的实验结果。硬件设计以单片机ATmega48为核心，包括电源电路、三相全桥逆变电路及其驱动保护电路、电流检测等部分。软件设计采用“时间片”分时思想和模块化结构，根据控制需求编写了各个模块程序，如驱动换相、柔性电子刹车(EABS)、欠压保护；并实现“速度-电流”双闭环的控制功能；给出了各模块详细的程序流程。图。 实验结果表明：控制器较好地实现了对无刷直流电动机的控制，各项性能达到预定要求，电机启动迅速、转矩脉动较小、速度跟踪性能良好、运行平稳可靠。 |
| 作者： | 廖承喜 |
| 专业： | 测试计量技术及仪器 |
| 导师： | 朱志杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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