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基于AVR微控制器的无刷直流电机数字PID控制器
许程，黄大贵，黄一平，龚书刚

摘要-在这篇论文中，提出了一种数字PID控制器控制的无刷直流电机驱动器并给出具体实现的方案。该控制结构由双闭环控制，即速度控制和电流控制。在此控制系统中提出并应用了一种数字增量式PID算法，使控制系统更加灵活，稳定，高效。实施和验证AVR单片机是为实现全面数字化的硬件设计计划。为了减少控制系统规模，简化控制系统的实施，该系统采用了能量整合模块。该系统的实现以及系统的硬件和软件设计方法在本文作了介绍。最后，做了相关实验来检测该方案的有效性。

1引言
近年来，无刷直流电机由于其高效率，高功率，高可控性等因素迅速广泛应用于各个领域。关于无刷直流电机的研究在电机领域受到越来越多的关注[1]。所以，研究一个反应速度快，监管能力强，可靠性高的控制系统是很有意义的。由于功能简单可靠，PID控制器是市场上最流行的控制器之一。在PID参数确定或系统参数调整到最佳时，它能为绝大多数系统提供强大可靠的性能。数字控制解决了复杂算法控制需要大量硬件电路的问题。对比模拟控制器，数字化控制的无刷直流电机有以下优点：一、更先进的控制算法，如自适应控制算法，模糊控制算法都可以通过数字控制来实现。二、软件控制实施数字化时更加灵活。[2][3]
在工程实践中，由于控制算法的复杂性，经常由基于单片机的软件来实施。这种方法为我们实现控制算法提供了一种简单的途径，而且可以通过修改软件来使这种方法更加灵活。该系统采用AVR单片机作为主要控制器，AVR单片机是ATMEL公司生产的专用于控制BLDC电机的芯片。基于功率级控制（PSC）模块，它可以在很宽的频率范围内轻松生成六种方式脉冲调制器（PMW）。它还有其他巨大的优势：它可以灵活运用C语言，汇编语言和几个有用的组件如可编程I/O端口，模拟到数字10的方法转换器，模拟压实机等，可以大大简化我们的工作。
本文基于数字PID控制增量算法，为适应高性能直流无刷电机驱动，开发了速度控制和电流控制双闭环控制系统。为了使设计的控制系统尽量小规模，高效率，应用了嵌入式单片机控制算法，这将使该控制系统更灵活，功能强大且易于实施。本文已给出控制算法和结构描述，硬件和软件实施的详细信息也已经给出。