基于

ATmega8 的大功率直流电机控制系统设计与实现

一、前言
 
　　直流电动机作为主要的机电能量转换的装置，广泛应用于各行各业。随着计算机电子技
术的迅猛发展，电动机的控制方法也发生了巨大的变化，模拟控制方法已基本被数字控制
方法所取代。本系统采用

ATmega8 单片机为核心控制器，通过 PWM 波来控制 H 桥中

MOSFET 器件的导通和关断，把直流电压变成电压脉冲列，控制电压脉冲的宽度或周期，
将

26V 直流电变为交流电在在通过变压器将升压到 180V 在整流获得的，其中还将用 PWM

控制技术来控制直流电动机的转速。
 
二、系统硬件设计
 
　　（一）系统工作原理
　　系统控制器主要采用的是

ATmega8 单片机为控制芯片。通过霍尔传感器检测电流，光

电编码器对速度进行检测。在通过单片机产生

PWM 波来控制 H 桥的 MOSFET，对

MOSFET 的驱动我们采用互补式的隔离脉冲变压器驱动。将直流电逆变为交流电在通过变
压器将

26V 的直流升压到 180V 的电压。对电机的控制我们采用的是双闭环调速系统。

　　（二）主要硬件设计
　　

1、双闭环控制器电路

　　根据自动控制原理，反馈控制的闭环系统是按被调量的偏差进行控制的系统，如果被
调量发生偏差，整个系统就会自动产生纠正偏差的作用。在本系统的设计中，采用比例积分
调节算法，双闭环负反馈系统，分别为电流

PI 调节和转速 PI 调节算法。通过程序计算出电

流环输出电压值，将电枢电压值作为

PWM 波形占空比的设定值，AVR 单片机输出 PWM

波形，为了防止反馈控制的闭环调速系统在启动和堵转时电枢电流过大的问题，引入了电
流截止负反馈环节。为了很好的得到输入信号，我们运用软件程序设计增加了一个卡尔曼滤
波。卡尔曼滤波是以最小均方误差为估计的最佳准则，来寻求一套递推估计的算法，其基本
思想是：采用信号与噪声的状态空间模型，利用前一时刻地估计值和现时刻的观测值来更
新对状态变量的估计，求出现时刻的估计值。