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夹心电调之“让精灵飞”-------无感FOC电调的实际飞行测试

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出0入0汤圆

发表于 2015-5-23 12:47:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 mandylion2008 于 2015-5-23 14:05 编辑

最近看到大疆出了新的入门级航拍机-----精灵3,根据网上爱好者的拆机图片,看得出是使用了基于TI INSTA-FOC方案的无感FOC电调,本来想买一台看看TI无感FOC电调的实际使用效果,但是看到大疆将四个电调都集成到了一块板上,而且还是什么4K高清等等,一大堆不是我爱的东西,没有必要去花那个钱,遂打消了购买的念头,于是乎干脆搞个自己的“精灵2升级版”。

这个无感FOC电调是基于英飞凌最新ARM M0核的XMC1300单片机,32MHZ速度,相比大疆使用的TI方案中的90MHZ单片机,速度还是相对慢的多的。
因为TI的速度比较快,所以可以做到48KHZ的PWM频率,而英飞凌的单片机执行无感FOC算法的时间相对会更长,所以使用了24KHZ的PWM频率。

在整个无感FOC算法中,大家往往认为无感FOC算法是核心,但在我看来并不是什么关键技术,毕竟无感FOC的理论是公开的,从MICROCHIP,NXP,FREESCALE的官网上可以找到一大堆的应用笔记和参考源代码,特别是对于英飞凌厂家来说,人家早就做到用DAVE软件自动生成所有无感FOC的源代码,烧进官方DEMO板就可以直接运行,而MICROCHIP的源代码开放的无感FOC方案只须稍微调整参数就可以跑得相当不错,由此看来还是相对简单的。

个人认为整个算法的关键还是在于启动算法,同无感方波电调一样,都会碰到启动的问题,在这个方面,个人认为TI的FAST估算器的效果是非常NB的,确实让人惊讶!
相信有很多想做无感FOC电调的兄弟们都会避开这个难题,采取方波启动再切换无感FOC运行的方式,这个方法还是不错的,但既然TI能够做出如此平滑安静的正弦波启动效果,我们作为一个电调爱好者就很自然地把它当做一个“圣杯”去企图。
在下面的视频中,整个的启动,运行都是完整的全正弦驱动,没有使用方波启动,用在精灵上的效果还不错,但还是比不上TI的FAST估算器,很高兴,又有东西可以放在心里慢慢去磨了。



这个是网上爱好者上传的精灵3拆机图(取自5IMX论坛的LAUSLU),谢谢这个兄弟帮我省了几千块钱,


这个是经过N次炸鸡后重新花了300多块钱换的新机壳,以前做试验的电路板太大放不进去,就用扎带绑在了外面。

不知道为什么老是不能上传图片,总提示没有合法的文件被上传。

先看看在室内的启动,停止视频吧!
http://player.youku.com/player.php/sid/XOTYyMDY4MjYw/v.swf

再看看在室外的实际飞行视频:
这几天深圳老是下大雨,试飞时阵风很大,但飞行非常稳定。
自己不会搞视频编辑,干脆就直接解释:在飞行中会用前后左右,原地旋转来快速打杆观察精灵的响应。
http://player.youku.com/player.php/sid/XOTYyMDc0ODQ4/v.swf

这个是经过参数匹配后,用来驱动一个380KV的外转子电机,极数是7对极。因为螺旋桨太大,就将原有的测试台改装了一下,当然就是在小区转悠一下捡个木条就可以了。
没有钱做高大上的全金属测试台,因为木条不够粗,就将电机的电流限制在了4A左右。

http://player.youku.com/player.php/sid/XOTYyMDg0OTIw/v.swf





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阿莫论坛20周年了!感谢大家的支持与爱护!!

一只鸟敢站在脆弱的枝条上歇脚,它依仗的不是枝条不会断,而是自己有翅膀,会飞。

出0入0汤圆

发表于 2015-5-23 12:51:28 | 显示全部楼层
我买了DJI的动力套装电机电调容易发热啊

出0入0汤圆

发表于 2015-5-23 13:00:16 | 显示全部楼层
yuwangwangyu 发表于 2015-5-23 12:51
我买了DJI的动力套装电机电调容易发热啊

http://www.leiphone.com/news/201505/rz5gGlq4wKLzkIKZ.html
精灵3 详细拆机图

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2015-5-23 13:55:43 | 显示全部楼层
本帖最后由 mandylion2008 于 2015-5-23 15:00 编辑

玩了一段时间的精灵2和自己DIY的无感FOC电调,有了一些体会:

关于精灵四轴飞行器:
(以下评论只是个人看法)
1.凡是第一次玩四轴,强烈建议玩家尽可能找个开阔点的人少的草地(不要到人多的地方显摆),千万不要在停车场的水泥地上起飞,否则很容易因为急切想玩没看说明书而导致操作不当而摔机,这个只能怪自己。
2.为了调试无感FOC电调,我是整个把精灵都给拆了,不是给大疆说好话(它老板又不是我表哥),精灵做的真的很不错!可靠性也不错!飞控性能的确很好!
3.每次试飞,我都是等个2分钟左右让机器有足够的稳定时间,特别是GPS的搜星过程。在起飞后,我会让机器保持大约2米的高度,确认定点悬停功能正常后,再去飞更高的高度,不然机器会水平快速漂移,当头脑里同时出现撞墙和人民币的时候,基本就是一个结局,掰杆停机加自由落体,然后就是淘宝买配件。
4.关于人性,我在“5IMX”论坛经常看到太多明显的打击大疆的帖子,甚至还有SB-DJI的网站,我只能摇摇头,如果说大疆做的不够好,那还有哪家又做的比大疆强呢?有这个精力为什么不去提高质量,去开发一些新的NB技术呢?红眼病加上恶意攻击基本都是没有核心技术的国内厂家的传统套路,这个办法没有什么用的!
5.感觉大疆还是搞的中国化一点,几个中国面孔讲JB流利的英语是想证明什么?
6.为了怕摔坏云台,直接拆了下来,连图传都拆了,飞到现在,从来没有发生过空中坠落的情况,就算调感度失误,那也不过是从1米左右掉到草地上,不伤筋骨的。反观网上那些炸鸡图,我很庆幸自己通过6千多的学费就基本搞定无感FOC在四轴飞行器上的升级尝试。

关于无感FOC电调:
1.最大的特点就是安静,尤其是在急加油门的时候,传统的方波电调,包括好硬科技的电调,都会有一种刮擦声,而使用FOC就完全没有这个声音。
2.就自己比较方波电调和自己DIY的无感FOC电调的对比,留空时间并没有明显的差别。
3.无感FOC对电机会比较挑剔,而方波电调可以很好的适应多种电机。
4.方波电调在急加油门时会因为续流时间过长导致堵转,而FOC电调从原理上就没有这种现象。

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 楼主| 发表于 2015-5-23 14:01:41 | 显示全部楼层
本帖最后由 mandylion2008 于 2015-5-23 17:50 编辑
yuwangwangyu 发表于 2015-5-23 12:51
我买了DJI的动力套装电机电调容易发热啊


我对比了一下大疆原装方波电调和自己DIY的无感FOC电调的效果,感觉留空时间基本一样,在充满电的情况下,按电池默认设置,大疆原装方波电调挂上云台飞15分钟自动下降,而自己DIY的挂上云台可以飞15分钟就自己下降,而不挂云台就可以飞20分钟自动下降。下降后,基本上自己的FOC电调没有什么温度,电机会有点热,大疆的装在里面就没摸温度了。

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发表于 2015-5-23 14:13:48 | 显示全部楼层
第一个图里都用那些片子啊?

出0入0汤圆

发表于 2015-5-23 14:31:01 | 显示全部楼层
赞,出实物了!
机上载的屏是OLED还是TFT,

在室外阳光下看着还OK?

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 楼主| 发表于 2015-5-23 14:53:23 | 显示全部楼层
TANK99 发表于 2015-5-23 14:31
赞,出实物了!
机上载的屏是OLED还是TFT,

喔!兄弟,第一个图是精灵3,不是我改装的精灵2.我的图片放不上来。

出0入0汤圆

发表于 2015-5-23 15:34:07 | 显示全部楼层
又见大神新帖子,先顶  再看!

出0入0汤圆

发表于 2015-5-23 15:41:42 | 显示全部楼层
mandylion2008 发表于 2015-5-23 13:55
玩了一段时间的精灵2和自己DIY的无感FOC电调,有了一些体会:

关于精灵四轴飞行器:

精灵3 用的TI的那款芯片?

出0入0汤圆

发表于 2015-5-23 17:03:25 | 显示全部楼层
本帖最后由 yuwangwangyu 于 2015-5-23 17:36 编辑
mandylion2008 发表于 2015-5-23 14:01
我对比了一下大疆原装方波电调和自己DIY的无感FOC电调的效果,感觉留空时间基本一样,在充满电的情况下, ...


在加锁后,电机在 嘟 的时候发热大。 解锁后,油门最低就不发热,不知道是不是叫声太大导致的。DJI的上位机,又没有设置声音大小的地方。

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2015-5-23 17:05:41 | 显示全部楼层
yuxiang2 发表于 2015-5-23 15:41
精灵3 用的TI的那款芯片?

picolo 28027

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发表于 2015-5-23 17:24:14 | 显示全部楼层

谢谢,以为会用28069之类的高级芯片,再多问一句,大疆用TI的DRV8301之类的IPM芯片来搭28027还是用MOS管直接自己搭

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2015-5-23 17:29:04 | 显示全部楼层
yuwangwangyu 发表于 2015-5-23 17:03
在枷锁后电机在 嘟 的时候发热大 解锁后油门最低就不发热不知道是不是叫声太大导致的DJI的上位机又没有设 ...

读不懂意思

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2015-5-23 17:33:00 | 显示全部楼层
yuxiang2 发表于 2015-5-23 17:24
谢谢,以为会用28069之类的高级芯片,再多问一句,大疆用TI的DRV8301之类的IPM芯片来搭28027还是用MOS管 ...

他是用的前者,你可以在第一张图中看到

出0入0汤圆

发表于 2015-5-23 19:29:08 | 显示全部楼层
F28027  额定最高60M 主频的, 不是90M

出0入0汤圆

发表于 2015-5-23 19:32:06 来自手机 | 显示全部楼层
28027F 吗?

出0入0汤圆

发表于 2015-5-23 22:41:19 | 显示全部楼层
请教大侠,反电动势为方波的直流无刷电机,不是通过检测BEMF过零点进行换相吗,也能用FOC控制吗,我感觉是不是只有反电动势为正弦波的交流永磁同步电机才能用FOC控制

出0入0汤圆

发表于 2015-5-23 22:44:11 | 显示全部楼层
不错,顶一个,楼主除了搞电调之外,有没有做四轴主控呢?

出0入0汤圆

发表于 2015-5-24 08:58:50 | 显示全部楼层
DRV8301加F28027F的组合,可以像驱动正弦波马达一样驱动传统的方波BLDC,这是由TI的FAST观测器和FOC算法实现的。

出0入0汤圆

发表于 2015-5-24 10:21:40 | 显示全部楼层
本帖最后由 wilderujs 于 2015-5-24 10:22 编辑
Eastnorth 发表于 2015-5-24 08:58
DRV8301加F28027F的组合,可以像驱动正弦波马达一样驱动传统的方波BLDC,这是由TI的FAST观测器和FOC算法实 ...


谢谢解答,但还是不太理解,理论上FOC要求知道转子位置,而梯形波BLDC通过反电动势只能检测过零点,无法准确反映当前转子的角度位置,这就无法进行FOC控制,最多只能通过过零点来推测当前的角度位置,就像检测到过零点后推迟30度换向一样,不知是否是通过这种推测的角度,来实现FOC控制的,还请大侠指导。

出0入0汤圆

发表于 2015-5-24 19:41:25 | 显示全部楼层
wilderujs 发表于 2015-5-24 10:21
谢谢解答,但还是不太理解,理论上FOC要求知道转子位置,而梯形波BLDC通过反电动势只能检测过零点,无法 ...

FOC控制肯定是需要知道电角度的,FAST就是干这个活的。从TI的文档上看,FAST也是基于相电压和相电流估算的电角度。你问的问题我也同样有,但TI把FAST的代码以库的形式固化在ROM里,所以怎么实现的电角度计算是绝对不会为外人道也。但有一点,无论是BLDC还是正弦波的PMSM,FAST的角度估算得都很准。以我们实际测试来看,转速低至30-50rpm做速度闭环依然很平顺,这个真不是盖的!

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发表于 2015-8-21 11:46:01 | 显示全部楼层
很不错,也想研究FOC。

出0入0汤圆

发表于 2015-11-26 16:52:47 | 显示全部楼层
你好,最近在调试自己做的FOC在四旋翼上的飞行效果。我自己在单独调速时,运行很稳定,速度也可以跟踪上。但上机后会出现很明显的抖动,启动时不会,推杆后出现抖动。请问PPM信号时对应电机速度的给定么?我设置的是1150ms 为停止, 1900ms为电机最高转速。  

出0入0汤圆

发表于 2015-11-26 16:54:08 | 显示全部楼层
之前的飞控是使用BLDC电调的,难道是飞控参数不合适引起的么? 我用的飞控是 极飞的MINI X

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 楼主| 发表于 2015-11-26 19:02:14 | 显示全部楼层
ljh407055315 发表于 2015-11-26 16:52
你好,最近在调试自己做的FOC在四旋翼上的飞行效果。我自己在单独调速时,运行很稳定,速度也可以跟踪上。 ...

抖动?小辉辉?

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 楼主| 发表于 2015-11-26 19:05:39 | 显示全部楼层
Eastnorth 发表于 2015-5-24 19:41
FOC控制肯定是需要知道电角度的,FAST就是干这个活的。从TI的文档上看,FAST也是基于相电压和相电流估算 ...

TI的INSTA-FOC的低速位置估算已经不是问题了。

出0入0汤圆

发表于 2015-11-26 19:52:57 | 显示全部楼层
本帖最后由 ljh407055315 于 2015-11-26 20:01 编辑


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 楼主| 发表于 2015-11-26 19:56:49 | 显示全部楼层
ljh407055315 发表于 2015-11-26 19:52
是的,我在输入端加入了2HZ的滤波后,可以消除抖动。但感觉没有发挥出FOC电调的快速性,想问下你在精灵上 ...

这个不要在论坛讨论,比较敏感!可以私信我。

出0入0汤圆

发表于 2015-11-26 19:59:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 ljh407055315 于 2015-11-26 20:01 编辑

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出0入0汤圆

发表于 2015-11-26 20:02:59 | 显示全部楼层
本帖最后由 ljh407055315 于 2015-11-27 09:21 编辑

阿莫加不了你好友。。我的企鹅 二八零八其三八六七 麻烦你加下我,谢谢

出0入0汤圆

发表于 2015-11-26 20:12:45 | 显示全部楼层
本帖最后由 ljh407055315 于 2015-11-27 09:21 编辑
mandylion2008 发表于 2015-11-26 19:56
这个不要在论坛讨论,比较敏感!可以私信我。


你设置了只有好友才能私信

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2015-11-26 20:52:55 | 显示全部楼层
ljh407055315 发表于 2015-11-26 20:12
你设置了只有好友才能私信,我的QQ 280873867,麻烦加下,谢谢

我都没有动过论坛的默认设置。
我得确认一下你的身份,你有车吗,什么牌的?什么颜色?

出0入0汤圆

发表于 2015-11-27 09:03:05 | 显示全部楼层
mandylion2008 发表于 2015-11-26 20:52
我都没有动过论坛的默认设置。
我得确认一下你的身份,你有车吗,什么牌的?什么颜色? ...

额。。我不是你说的那个小辉辉。。只是想做下FOC的电调,遇到些问题想请教下

出0入0汤圆

发表于 2015-11-27 10:26:01 | 显示全部楼层
长见识了!

出0入0汤圆

发表于 2016-3-3 17:14:55 | 显示全部楼层
mark,围观

出0入0汤圆

发表于 2017-3-12 02:20:53 | 显示全部楼层
楼主厉害啊,最近研究foc,看了你的帮助很大
回帖提示: 反政府言论将被立即封锁ID 在按“提交”前,请自问一下:我这样表达会给举报吗,会给自己惹麻烦吗? 另外:尽量不要使用Mark、顶等没有意义的回复。不得大量使用大字体和彩色字。【本论坛不允许直接上传手机拍摄图片,浪费大家下载带宽和论坛服务器空间,请压缩后(图片小于1兆)才上传。压缩方法可以在微信里面发给自己(不要勾选“原图),然后下载,就能得到压缩后的图片】。另外,手机版只能上传图片,要上传附件需要切换到电脑版(不需要使用电脑,手机上切换到电脑版就行,页面底部)。
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