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四旋翼无人机中多电机驱动系统的研究

作　者: 刘洋
导　师: 赵文龙
学　校: 南昌航空大学
专　业: 控制工程
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
分类号: V279
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
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

四旋翼无人机中多电机驱动系统的研究

内容摘要

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