文档介绍：天线转台中双轴无刷电机控制
系统设计的研究

重庆大学硕士学位论文

学生姓名:王洋
指导教师:朱文高工
专业:机械电子工程
学科门类:工学

重庆大学机械工程学院
二 O 一一年四月
The Studies of Brushless Motor System
Design in Antenna Turntable Axis

A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Degree of Master of Engineering
By
Wang Yang

Supervised by Senior Engineer Zhu Wen
Major: Mechatronics

College of Mechanical Engineering of Chongqing
University, Chongqing, China
April 2011
中文摘要

摘要

本课题源自重庆某公司所委托的项目“天线调整转台”中针对大减速比的减
速机的驱动电机控制的特殊要求,专门设计双轴高速无刷电机控制单元。
在本项目中,由于体积、重量和功率的限制,对减速机的驱动控制提出了苛
刻的要求。针对双轴高速无刷电机控制单元技术状态分析,必须采用一款专门为
无刷电机控制专用的单片机作为主控芯片,经过筛选,选中了 infineon 公司的
XC886 和 XC866 作为电机控制芯片,其主要原因是因为 XC886 和 XC866 单片机
U6(捕获/比较单元 6),它有两个独立的定时器,可
用来产生 PWM(脉宽调制)信号,以解决无刷电机特殊的控制要求。
本文在硬件方面进行了微控制单元电路设计、转子位置信号采集电路设计、
电机电流检测电路设计、电源电路设计和三相全桥驱动电路设计等电子电路的设
计。无刷直流电机的转子位置传感器采用霍尔式位置传感器,通过检测转子磁场
的变化来确定转子的位置并把转子位置信号传递给微控制单元,而微控制单元根
据转子位置信号向驱动电路传递 PWM 信号控制电机,从而实现电机的运转。
在软件方面利用 C 语言,进行模块化编程和结构化编程。根据减速机工作的
特殊要求和无刷直流电机的控制原理,对系统的控制部分进行了详细分析。在程
序设计中据霍尔相位的变化时间计算出电机转速和电机输出相位,利用数字 PID
控制理论实现了电机速度和位置的闭环控制,从而使天线调整转台的运行角度更
为精确,软件中实现的功能还包括天线调整转台极限位置查询、位置角度存储和
零点查找。在系统可靠性方面,设计了系统的过流保护。本文还对影响控制器和
单片机系统可靠性的因素进行了分析,并且给出了解决方案。
本文所设计的无刷直流电机控制器实现了电机的转向、转速闭环 PID 控制。
本控制系统保护功能较完善、硬件结构简单、成本较低,便于用户的使用和维护。

关键词:无刷直流电机;infineon 单片机;天线调整转台;控制系统

I
重庆大学硕士学位论文

II
英文摘要

ABSTRACT

This subject is originated from a project “antenna turntable”, for the special
requirements in a large reduction reducer of the drive motor control, commissioned by a
company in Chongqing and specially designs a dual-axis and high-speed motor control
unit.
In this subject, because of the size, weight and power constraints, a chip special for
brushless motor control must be dedicated as the master microcontroller. So the XC886
and XC866 are used as motor control chip. The main reason is tha