1．目的及意义

1.1研究目的及意义

无人船是集智能化、机动化、无人化、网络化于一体的水面交通工具,在海洋医药领域、海面上的生态监控、赤潮监控、滨海湿地生态监控、海上救援、海上巡逻等领域发挥了极其重要的作用。随着计算机应用技术、无线蜂窝通信技术和高性能传感器技术的一次次的技术突破，无人船的技术也随之日益发展与成熟。

在无人船行驶时需要高效的电机带动运作，所以对电机驱动器的设计要求非常苛刻，必须保障无人船安全运行。执行系统能够为无人船保障运行提供基本动力，当无人船在水中变更方向时驱动系统必须迅速准确稳定的响应。无人船水中运行时能耗较高，所以为了提高无人船续航能力，电机驱动效率应尽量提高，电机的发热量也能随之降低,驱动器的使用寿命也能随之延长。无人船运行时可能遭遇各种突发状况，执行机构应及时采取相关措施保护机体安全，这就对驱动系统的应急功能提出了更高要求，因此设计性能优异能够精确控制电机的驱动电路就显得极为重要。

在本课题设计中，本着既能保证驱动电路功能的良好实现，也能使得整套电子控制线路结构简单、运行可靠、成本低廉的思路，选择合适的专用电动机控制集成电路芯片和模拟元件，比较分析优化电子电路的结构，在实际的中小型电动机控制中有较大的利用和推广价值。

1.2国内外研究现状

近几年来国际著名的半导体集成电路厂商开发了大量的集成驱动电路，在电机控制驱动器中占有举足轻重的地位，例如:摩托罗拉公司(Motorola)新推出的电机控制芯片MPC17500系列，分别带有单、双和四个H-bridge控制器，当与一颗MCU结合使用时，这些芯片是控制单个、两个和四个电机的理想选择。英飞凌公司(Infineon Technologies) 推出的TLE7209R是完全的H-Bridge结构，专门用于安全性要求很高和极其恶劣环境下，控制直流电机而设计的。意法半导体(ST Microelectronic) 研制的L62xx系列全H桥功率驱动芯片，电源电压48V,峰值电流5A。Allegro微系统公司的最新产品A3948,该产品带有PWM电流控制、;DMOS的H桥低导通电阻输出，在50V的电压下可提供土15A的电流。美国国家半导体公司(National Semiconductor)研制的LMD18200[7，专用于马达控制的H桥芯片，采用了先进的BCD工艺(同一芯片上集成有双极、CMOS控制电路和DMOS功率器件)，峰值输出电流高达6A，连续输出电流达3A，工作电压高达55V，还具有温度报警和过热与短路保护功能。国际整流器公司( IntemationalRectifier)推出的全保护H桥功率驱动器IR3220。

在我们国家，关于电机驱动的研究主要是从19世纪七十年代开始的，起步较国外迟一些，而且早期的研究工作主要局限在各大高校和研究所。1987年，联邦德国金属加工设备展览会在北京成功举办，展览会上展示了各国先进的加工和制造设备，最引人注意的是永磁自同步电机及其伺服控制驱动系统，这是由SEMENS和BOSCH两家电力电气公司带来的展品，这种新型电机驱动形式轰动了国内的电机领域，吸引了很多学者的广泛关注，自此之后，越来越多的专家和学者把他们的精力投入到关于电机驱动控制的研制开发中。

电机驱动控制市场近年来一直保持强劲增长势头,但也面临着更多的新挑战。据Motion Tech Trends统计显示，尽管全球每年生产70多亿台电机，但其中仅有约20%采用了电子控制。20世纪后期的电子技术(包括大规模集成电路技术、电力电子技术和计算机技术)的飞速发展以及现代电机控制理论的完善，仿真工业的日渐成熟，极大地推动了作为机电能量转换的基本单元电动机控制技术的发展，这种发展对各行各业的影响是巨大的。如今，电子技术、计算机技术和电机控制技术相结合的趋势更为明显，促进电机控制技术以更快的速度发展着。 随着市场的发展，客户对电机驱动控制要求越来越高，希望它的功能更强、噪声更低、控制算法更复杂，而可靠性和系统安全操作也摆上了议事日程，同时还要求马达恒速向变速发展，还要符合全球环保法规所要求的严格环境标准。 进入21世纪后，可以预期新的更高性能电力电子器件还会出现，已有的各代电力电子元件还会不断地改进提高。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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2.1研究内容

(1)了解电机工作原理、结构和控制方法，学习各种驱动电路方法，选择合理的驱动电路，明确系统设计的目标和要求；

(2)完成驱动电路整体设计以及子模块的分析与设计；