王劲，桑凌峰

（宁波职业技术学院机电工程学院，浙江宁波 315800）

0 引言

服务机器人的电动机多为直流电动机，直流电动机分为无刷直流电动机控制和有刷直流电动机控制，其中有刷直流电动机的控制现在已经比较成熟[5-6]，且有刷电动机存在机械换向问题，因此寿命较短；无刷电动机采用电子换向的方式，具有响应快、效率高、噪声小等优点，因此已经在服务机器人行业广泛应用[7-11]。

在采用多电动机进行驱动时，往往需要进行多电动机的协调控制，实现电动机的主动控制、被动控制及跟随控制，因此在进行电动机控制器设计时，不仅需要考虑位置控制、速度控制，还需要电流控制[12-14]。基于此，本文采用STM32芯片设计了一款控制器，该控制器可以实现位置控制、速度控制及电流控制，并能实时实现这3种模式的切换。

1 无刷直流电动机控制工作原理

1.1 无刷直流电动机数学模型

无刷直流电动机单相定子绕组的电压平衡方程可以通过下式进行表述：

通过上述状态方程，可以把无刷电动机等效为图1所示电路。

图1 无刷电动机等效电路

因此可以得到无刷直流电动机的电磁转矩为

由于无刷直流电动机在每次通电时，仅有两相绕组可以得电，因此可以得到

通过无刷电动机的数学推导可以看出，我们可以通过控制无刷电动机通电绕组的电流及通电绕组两端的电压来控制无刷电动机的速度和力矩。

1.2 无刷直流电动机控制器的工作原理

图2为无刷直流电动机的控制框图。……