提升轮毂电机性能：双闭环控制与PID算法详解

本文主要探讨了系统主程序设计在阿里巴巴资深技术专家强琦关于大数据开发平台中的应用，特别是在轮毂电机的闭环控制系统设计方面。文章着重介绍了采用速度和电流双闭环控制策略的原因，由于轮毂电机中电流采集和滤波的复杂性，电流反馈通常由电机控制IC芯片内置的高速电流环来处理，而速度环则通过光电编码器的信号作为反馈，配合主控板内的程序实现。 系统主程序设计流程包括以下几个步骤： 1. 系统初始化：程序开始运行，对硬件设备进行必要的设置和配置。 2. 串口接收上位机速度输入：通过串口通信接收来自外部设备的速度指令。 3. 速度PID计算：根据接收到的速度指令，通过PID算法（比例积分微分）进行实时控制计算，调整PWM波形，驱动电机。 4. 芯片内置电流环计算：电机控制芯片内部执行电流环控制，确保电流稳定。 5. PWM波控制电机：根据PID计算的结果生成脉宽调制信号，控制电机的实际运行。 文章还特别提到了PID算法的选择，由于单片机控制系统是离散的，因此采用了离散式PID算法，如离散位置式PID和离散增量式PID。位置式PID考虑了过去所有时刻的状态，可能导致误差累积；而增量式PID仅考虑过去两个采样时刻，减少了累积误差。 本文的研究背景是传统的轮毂电机常使用霍尔编码器作为速度反馈，但效果不佳。为了提升速度闭环控制性能，作者设计了一套基于光电编码器和电机控制芯片JY01A的闭环控制系统。实验平台的搭建旨在通过霍尔传感器和光电编码器的对比，验证新设计的有效性和优势。 此外，文中还提到了直流无刷电机（BLDCM）的应用，这些电机通常与变频器配合使用，以实现精确的速度和扭矩控制。在整个设计过程中，优化速度反馈机制对于提高系统的响应速度和稳定性至关重要。 总结来说，这篇论文深入分析了轮毂电机闭环控制系统的实现细节，强调了PID算法选择的重要性，并通过实验验证了光电编码器在提高速度控制性能中的作用，为电机控制领域的实践应用提供了有价值的技术支持。