本設(shè)計(jì)主要控制策略包括以下兩個(gè)方面。

    2.1單路電機(jī)控制策略

    單路電機(jī)采用PID閉環(huán)控制對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。系統(tǒng)位置閉環(huán)性能直接決定了伺服系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能，是系統(tǒng)控制的關(guān)鍵部分。

    PID算法具有結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便等特點(diǎn)。雖然在調(diào)節(jié)時(shí)改變量一定，但由于閉環(huán)產(chǎn)生的頻率很高，所以將改變量設(shè)定為一個(gè)較小量時(shí)，也能滿足系統(tǒng)的性能要求。在設(shè)定Ki，Kp，Kd這3個(gè)參數(shù)范圍的基礎(chǔ)上，通過對(duì)實(shí)際電路參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，在基本滿足系統(tǒng)快速性的基礎(chǔ)上同時(shí)達(dá)到較好的超調(diào)量，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

    2.2雙路電機(jī)控制策略

    是設(shè)計(jì)含有兩路獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)輪的控制系統(tǒng)框圖。由于兩個(gè)電機(jī)是分別安裝在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的軸上，所以當(dāng)兩輪的驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)部參數(shù)及外界路況不等時(shí)，即使兩個(gè)電機(jī)的輸入一樣，也不能保證兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的速度相同，這里采用補(bǔ)償系統(tǒng)，來消除系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的兩電動(dòng)輪之間的速度差。

    在直線運(yùn)行中，采用速度差協(xié)調(diào)系統(tǒng)來調(diào)節(jié)兩個(gè)電動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速。設(shè)定一主動(dòng)輪，讓從動(dòng)輪速度跟隨主動(dòng)輪，使兩個(gè)電動(dòng)輪速度盡量一致。在轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)外側(cè)的電機(jī)同時(shí)減速，內(nèi)側(cè)電機(jī)的減幅遠(yuǎn)大于外側(cè)電機(jī)的減速幅度。兩電機(jī)分別采用自己的參考速度，進(jìn)行獨(dú)立的PID運(yùn)算，從而保證在路面狀況不是很好的情況下實(shí)現(xiàn)輪椅的轉(zhuǎn)彎[2]。

    3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

    根據(jù)電動(dòng)輪椅功能需求，該設(shè)計(jì)主要由一片DSP和兩路BLDCM驅(qū)動(dòng)電路，以及必要的電平轉(zhuǎn)化電路組成。DSP負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制，所有的信號(hào)的采集和處理都由DSP完成，并且還產(chǎn)生所需的PWM信號(hào)與故障保護(hù)中斷請(qǐng)求。結(jié)合實(shí)際情況，設(shè)計(jì)中采用TMS320LF2407A作為控制核心。它包括兩個(gè)獨(dú)立的事件管理器：每一個(gè)都包含兩個(gè)16位通用定時(shí)器，8個(gè)16位脈寬調(diào)制(PWM)輸出通道，三個(gè)捕捉單元，DSP主頻為40MHz[3]。

    驅(qū)動(dòng)電路主要通過驅(qū)動(dòng)芯片IR2130作為核心驅(qū)動(dòng)。逆變器主體由6個(gè)功率開關(guān)器件組成三相全控橋電路，通過這6個(gè)開關(guān)的關(guān)斷和導(dǎo)通完成BLDCM的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的控制。為防止自舉電容兩端電壓放電，二極管應(yīng)選擇高頻恢復(fù)二極管HER107。另一方面為防止自舉電容放電造成其兩端電壓低于欠壓保護(hù)動(dòng)作的門檻電壓值，電容的取值應(yīng)充分的大，本設(shè)計(jì)選擇47滋F電容，耐壓25V[4]。

    4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

    產(chǎn)生逆變器驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM波的中斷子程序流程圖。圖6所示為兩路BLDCM速度協(xié)調(diào)控制中斷子程序流程圖。兩路BLDCM分別選用T2和T4作為時(shí)基，從而準(zhǔn)確捕獲兩次中斷的時(shí)間間隔，兩個(gè)時(shí)鐘都選用連續(xù)增計(jì)數(shù)模式。