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标题: 基于STM32的直流无刷电机（BLDC）双环(速度+电流)控制. [打印本页]

作者: qq490455545 时间: 2013-8-13 17:59
标题: 基于STM32的直流无刷电机（BLDC）双环(速度+电流)控制.
本帖最后由 qq490455545 于 2013-8-13 19:25 编辑

附件是我自己写的一个基于STM32的无刷电机驱动程序，现在遇到了一下问题，求助各位高手，我写的这个程序单速度环没有问题，完全能稳定转速在+-5转，但是电流环做的不好，在堵转电机时会出现要么超调震荡，要么PI调节太软容易堵死，始终不能调节到一个合适的PI。本程序也适合新手学习无刷电机，因为本身自己也是接触不久，写的不怎么地道。欢迎大家交流学习。并希望高手不吝赐教。
哦我的程序是基于IAR的，PWM载波频率为8K，方波控制。

程序中的文档介绍：
打开解压文件有三个文件夹：
1、EWARM文件夹。放的是工程文件以及工程输出文件，如：各种.o和.out等。
2、library文件夹。放的是IAR用到的库文件和库函数，使用3.5版的库函数。
3、usr文件夹。放的是自己写的程序文件。

在usr下有两个目录：
1、inc；放的是头文件。
2、src；.c文件

重点文件介绍：
inc中的com_ram.h是整个程序中的变量、宏定义等的定义文件，都能在这个文件找到。
src中的
1、filter_con.c是滤波模块函数，采样一个队列数据结构写的，属于滑窗滤波，基本上不要损耗时间能够达到平均滤波效果，而且可以多用。
2、motor_pwm.c是电机控制的主要文件，里面包含电机换相、电流采样、速度采样等。
3、PIDcon.c是PID算法，SPid是速度环结构体变量、CPid是电流环结构体变量
4、sys_hardware_ini.c是整个程序的初始化函数，包含RCC、TIM1、TIM2、TIM3、ADC+DMA、中断函数优先级设置等。
5、stm32f10x_it.c是中断处理函数。

本程序是使用TIM3定时器作为HOLL捕获，TIM3的3个输入配置为XOR门，当任意输入变化，就会被捕获产生中断。TIM3的1通道配置为输入捕获，2通道配置为PWM2模式，并选择OC2REF作为TRGO触发TIM1输出载波。
这是官方芯片手册上推荐使用的方法，但是考虑到换相延时，就只拿这种方式用来获取速度和位置量。
ADC是采样单次触发扫描方式，跟随载波软件触发采样，我使用的驱动板是3相电流采样，处理方式是分时处理。

作者: qq490455545 时间: 2013-8-13 18:04
本帖最后由 qq490455545 于 2013-8-13 18:09 编辑

还有示波器的波形分析

作者: qq490455545 时间: 2013-8-13 19:02
这张图上的电流明显看出在换相时刻出现异常，电流下降太快，原因是换相时刻有50~100us的下桥间隙，导致电流通过上桥续流二极管到达母线，对母线充电

作者: qq490455545 时间: 2013-8-13 19:04
本帖最后由 qq490455545 于 2013-8-13 19:05 编辑

这是对上面问题的补充，可以看到实际测得的图像，确实在换相时刻有57us的空隙。绿色线是W相相电流，黄色和红色分别是U相和V相下桥载波。

作者: qq490455545 时间: 2013-8-13 19:06
没人来吗？我在玩单机？

作者: kmani 时间: 2013-8-13 20:46

qq490455545 发表于 2013-8-13 19:06
没人来吗？我在玩单机？

楼主你的电机有转速传感器吗？
你用的电阻还是霍尔测的电流呢？

作者: dxgdsx 时间: 2013-8-13 21:55
楼主用的什么驱动电路？用的驱动芯片还是分立元件？

作者: qq490455545 时间: 2013-8-13 22:01

kmani 发表于 2013-8-13 20:46
楼主你的电机有转速传感器吗？
你用的电阻还是霍尔测的电流呢？

电机是内部有位置传感器的，用的是电流传感器，电流传感器内部是霍尔实现的

作者: qq490455545 时间: 2013-8-13 22:02

dxgdsx 发表于 2013-8-13 21:55
楼主用的什么驱动电路？用的驱动芯片还是分立元件？

用的是IPM模块驱动电机。

作者: dxgdsx 时间: 2013-8-13 22:07

qq490455545 发表于 2013-8-13 22:02
用的是IPM模块驱动电机。

呃，好高端。我还是用的IR2130。

作者: qq490455545 时间: 2013-8-13 22:10

dxgdsx 发表于 2013-8-13 22:07
呃，好高端。我还是用的IR2130。

这也不见得就高端，只是产品设计角度考虑的

作者: wajlh 时间: 2013-8-13 22:15
楼主示波器不错

作者: qq490455545 时间: 2013-8-13 22:17

wajlh 发表于 2013-8-13 22:15
楼主示波器不错

公司的，好用~

作者: dxgdsx 时间: 2013-8-13 22:19
本帖最后由 dxgdsx 于 2013-8-13 22:20 编辑

[attach]131778[/attach]
请教楼主如何通过转速PID得到参考电流？实际中依据什么原则？

作者: qq490455545 时间: 2013-8-13 22:27

dxgdsx 发表于 2013-8-13 22:19
请教楼主如何通过转速PID得到参考电流？实际中依据什么原则？

我其实也不懂。这个问题留待大神回答了，不过我是这么用的，速度环的输出，作为电流环的设定值，电流采样值作为电流环的采样值。

作者: dxgdsx 时间: 2013-8-13 22:30

qq490455545 发表于 2013-8-13 22:27
我其实也不懂。这个问题留待大神回答了，不过我是这么用的，速度环的输出，作为电流环的设定值，电流采样 ...

我之前是这样做的，转速做PI控制，电流只做限幅控制。

作者: 823032003 时间: 2013-8-13 22:38

dxgdsx 发表于 2013-8-13 22:19
请教楼主如何通过转速PID得到参考电流？实际中依据什么原则？

调节转速，需要用加速度，即扭矩。
在BLDC中，扭矩和电流成正比
供参考

作者: 823032003 时间: 2013-8-13 22:40
LZ这种双环的系统，一般先调内环，想办法加负载，先把内环调好（动态，稳态）。

作者: dxgdsx 时间: 2013-8-13 22:41

823032003 发表于 2013-8-13 22:38
调节转速，需要用加速度，即扭矩。
在BLDC中，扭矩和电流成正比
供参考

也就是说电流和转子的加速度相关。怪不得在堵转的电流很大，发烫。

作者: qq490455545 时间: 2013-8-14 08:34

823032003 发表于 2013-8-13 22:40
LZ这种双环的系统，一般先调内环，想办法加负载，先把内环调好（动态，稳态）。 ...

我也尝试做了单电流环，只是没负载，用手堵转电机这样做的，发现不论怎么调都不能起到很好的效果，要么PI大了现象就是一捏捏不死，但是捏死了就出现震荡，一冲一冲，不能稳定输出电流。要么就是PI小了，一捏就死，从示波器上看电流波形就是阶梯减小。郁闷的很。

作者: K.O.Carnivist 时间: 2013-8-16 18:49

qq490455545 发表于 2013-8-14 08:34
我也尝试做了单电流环，只是没负载，用手堵转电机这样做的，发现不论怎么调都不能起到很好的效果，要么P ...

内环还是要单独调好的，哪怕单一个P调节也行，不然就干脆不要电流环了直接单闭环。如果把电机捏死都不能出平稳的电流的话，可以看一下这时候的电流波形，看看是不是PWM频率太低了。

作者: kmani 时间: 2013-8-16 23:07

823032003 发表于 2013-8-13 22:40
LZ这种双环的系统，一般先调内环，想办法加负载，先把内环调好（动态，稳态）。 ...

尼美根星球的大侠，地球生活还可以吧。等哪天地球不行了，你带我去你的星球..
我也觉得电流只做限幅就可以了。

作者: K.O.Carnivist 时间: 2013-8-17 11:40

kmani 发表于 2013-8-16 23:07
尼美根星球的大侠，地球生活还可以吧。等哪天地球不行了，你带我去你的星球..
我也觉得电流只做限幅就可 ...

不做电流环的话，带动态负载的情况下转速控制性能相对会差一点，也还好

作者: djkc 时间: 2013-8-17 21:50
能否共享原理图啊？谢谢楼主了！

作者: john78 时间: 2013-8-17 22:27
对电流采样电路很感兴趣。
用什么运放，怎么隔离？

作者: qq490455545 时间: 2013-8-19 09:42

K.O.Carnivist 发表于 2013-8-16 18:49
内环还是要单独调好的，哪怕单一个P调节也行，不然就干脆不要电流环了直接单闭环。如果把电机捏死都不能 ...

单电流环现在已经调好了，开始是由于理解错误，以为调节不好。双环也能达到限幅的效果，只是响应太慢了点

作者: qq490455545 时间: 2013-8-19 09:43

djkc 发表于 2013-8-17 21:50
能否共享原理图啊？谢谢楼主了！

由于这个是公司的一个正式产品，原理图不方便给出，不好意思~

作者: qq490455545 时间: 2013-8-19 09:44

john78 发表于 2013-8-17 22:27
对电流采样电路很感兴趣。
用什么运放，怎么隔离？

就是用一个电流传感器采样，经过分压电路直接接到单片机的AD脚。电流传感器内部有放大电路。

作者: kmani 时间: 2013-8-19 12:17
你用的这种控制算法，不会有太好的控制性能。

作者: K.O.Carnivist 时间: 2013-8-19 12:34

kmani 发表于 2013-8-19 12:17
你用的这种控制算法，不会有太好的控制性能。

我觉得这个是简单实用的转速控制方法里面抗负载扰动最好的了啊

作者: kmani 时间: 2013-8-19 12:38

K.O.Carnivist 发表于 2013-8-19 12:34
我觉得这个是简单实用的转速控制方法里面抗负载扰动最好的了啊

PID抗负载瞬间扰动主要依靠的是D，你能保证你的D参数调整的能瞬间补偿外界干扰吗？而且D对噪声很敏感。

作者: K.O.Carnivist 时间: 2013-8-19 13:53

kmani 发表于 2013-8-19 12:38
PID抗负载瞬间扰动主要依靠的是D，你能保证你的D参数调整的能瞬间补偿外界干扰吗？而且D对噪声很敏感。
...

呃咱俩说的是一回事不……我以为您说的lz的算法指的是电流PI加转速PI，相对于电流只做限幅来说，抗负载扰动要好一些

作者: wast23hyfn 时间: 2013-9-13 16:23
我想请教一下楼主如何在示波器上看PI值调的好不好的？你有关PI太大和太小的那两张图是沟的哪个位置测出来的？

作者: g22261846 时间: 2013-9-13 20:16
示波器很好，好几万的家伙啊。很好用

作者: luozhongchao123 时间: 2013-9-13 23:50
漂亮的示波器！！

作者: LearningASM 时间: 2013-9-14 10:53
我也是觉得的示波器牛

作者: v0932313 时间: 2013-9-15 14:16
楼主，能加个好友吗？

作者: v0932313 时间: 2013-9-15 14:24
我QQ6824832，做电机控制的，想请教一下你的电流环的问题
对PID还是懵懂，因为我的应用问题，我想在重载的时候能最大扭矩输出，1、当我负载很小的时候，相电流没达到限流值，PID应该是怎么设置目标值？2、当我负载达到，相电流进入限流值，PID是怎么设置？同时这个时候为了得到最大扭矩，我开管子方式是否有变化？3、当我负载很重，速度降到几十转的时候，如何能在保证电流限制不变的情况下，使电机扭矩达到很大？

作者: 416446891 时间: 2013-9-24 23:16
楼主，我也在做BLDC电机控制，然后现在做的事开环控制，遇到了一个问题，因为我拖动时一个400w的带1:10减速箱的电机，然后现在使用hall6步换向，一直正转或者一直反转，电机调速什么的都很好，但是一旦发生正反转切换就会有卡顿，减速箱就发出咔的一声，请问一下这个问题您遇到过没有，可能是什么原因造成的？

作者: sz_works 时间: 2013-11-2 14:11
来支持下楼主

作者: lingjun1015 时间: 2013-12-12 15:15
自己的电机还处于第一步，希望一切顺利！！！！！！！！！！！！！

作者: huhang 时间: 2013-12-22 19:16
这种示波器用起来很爽

作者: mtswz.213 时间: 2013-12-22 20:45
这个要用多段pid，就是pid参数有几组，堵转时p调小，平时p可以大一些，另外，启动器也可以分几个段，刚开始p大一些，快到设定转速时把p调小！

作者: bigZ 时间: 2013-12-22 21:37
LZ示波器什么型号

作者: ljh407055315 时间: 2013-12-27 17:58
好东西学习了

作者: mhw 时间: 2014-1-2 16:32
示波器很特别……

作者: nishuizhou 时间: 2014-1-23 15:21
谢谢，学习中

作者: zpwkxg 时间: 2014-2-7 11:45
MARK:无刷电机速度环+电流环

作者: LCRPN 时间: 2014-2-17 16:12
示波器不错。

作者: ljh407055315 时间: 2014-7-11 19:43
不知道楼主双闭环的问题解决没？求教中！

作者: s20120907 时间: 2014-7-20 09:41
求楼主调节好的电流、速度环波形，以供参考

作者: zhan278047442 时间: 2014-7-20 21:16
你这个方波控制还做双环？而且电流补偿应该没做，每次换相电流向下掉那么多，还是用FOC控制吧

作者: zhan278047442 时间: 2014-7-20 21:19
8k的频率太低，普遍BLDC控制频率为16~12K，单片机速度够的话都是做16k

作者: 棠木风子 时间: 2014-8-25 23:13

作者: 鱼尾之恋 时间: 2014-8-26 00:16
最近要研究一下。

作者: tim4146 时间: 2014-10-21 09:33

qq490455545 发表于 2013-8-19 09:42
单电流环现在已经调好了，开始是由于理解错误，以为调节不好。双环也能达到限幅的效果，只是响应太慢了点 ...

对电流环很感兴趣呀，能不能分享一下调节电流环的过程啊

作者: 王二狗子 时间: 2015-8-29 10:49
最近在学习这个，现在需要用位置控制位置，也不知道应该用什么算法

作者: jamesdeep 时间: 2015-8-30 12:02
普通的PI是解决不了这个问题的，要用分段PI或者是模糊PI

作者: wind2100 时间: 2015-8-30 18:43

qq490455545 发表于 2013-8-13 19:02
这张图上的电流明显看出在换相时刻出现异常，电流下降太快，原因是换相时刻有50~100us的下桥间隙，导致电流 ...

我的电流波形也像这样，下桥怎么会有间隙？

作者: yaxiaoyu 时间: 2015-11-3 16:09
楼主这个是驱动多大电机，转速和功率

作者: huangqi412 时间: 2015-11-5 21:58
这个示波器感觉好高级

作者: yanzhiwei 时间: 2015-12-27 22:48
收藏参考一下

作者: retome 时间: 2016-6-12 20:42
有代码下载的帖子都会火啊这是必然错对

作者: lqb7733 时间: 2016-6-22 15:09
MARK:无刷电机速度环+电流环

作者: CoolRain828 时间: 2016-8-14 22:49
感谢分享

作者: ycping 时间: 2016-8-15 09:03
谢谢分享。

作者: guzhongqi 时间: 2016-8-15 09:17

qq490455545 发表于 2013-8-13 18:04
还有示波器的波形分析

从你反电动势的波形来看的话，你这个电机用FOC驱动会更好，FOC做成电流转速双闭环效果是比较好的。
做成6步换相的方波驱动，做成单转速环就行了，电流环做成抑制的，默认转速环调节，一旦负载加大使电流环输出小于转速环时，转速环接管，这样既有很好的调速效果又可以有效抑制过大的电流。

作者: CoolRain828 时间: 2016-8-16 15:41
不错，图片很详细哈

作者: honami520 时间: 2016-8-16 18:17
挺好的资料的，顶一下

作者: nuncle 时间: 2016-8-16 23:11
mark 标记

作者: eddia2012 时间: 2016-12-13 18:57

谢谢！现在也是学习BLDC

作者: yanglei920509@ 时间: 2016-12-30 12:50
感谢楼主分享，请教您一个问题，请问电机绕组电流波形中那个0 平台是因为什么原因存在的？
如果这两个0平台不对称（一边有，一边没有，）请问可能是什么原因导致的，谢谢
1071393201@qq.com

作者: marshallemon 时间: 2017-1-1 17:12
本帖最后由 marshallemon 于 2017-1-1 17:15 编辑

也玩了一下直流电机的速度闭环，PI控制，稳态误差+ - 3个脉冲以内，100线的光栅码盘
[attach]356848[/attach]

作者: Xiyuhexuan 时间: 2017-1-16 12:39
好东西

作者: Xiyuhexuan 时间: 2017-1-16 12:54

qq490455545 发表于 2013-8-13 19:04
这是对上面问题的补充，可以看到实际测得的图像，确实在换相时刻有57us的空隙。绿色线是W相相电流，黄色和 ...

示波器不错嘛

作者: CoolRain828 时间: 2017-1-20 11:04
非常好的资料，下载下来参考，感谢！

作者: Seven-007 时间: 2017-2-21 22:19
好东西，mark了

作者: tangguotaizi 时间: 2017-2-22 15:03
顶，作参考

作者: wwkfisker1983 时间: 2017-3-28 15:28
本帖最后由 wwkfisker1983 于 2017-3-28 15:33 编辑

非常感谢楼主的分享，有个简单的问题我想请教下各位高手，在楼主霍尔捕获初始化程序中我发现楼主开启了捕获定时器TIM3的3种中断类型

TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC1|TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update, ENABLE);  //开启通道1的捕获中断,和通道2的比较匹配中断

在有的程序中我发现很多只开启通道1 TIM_IT_CC1及TIM_IT_Update两个，我想请教下楼主开启TIM_IT_CC2 这个中断主要作用是什么？
我看楼主后续中断服务程序中好像是接收到BKN 停车信号后  匀速降低 PWM脉宽  停车
//比较匹配处理，换相
  if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_CC2) != RESET)
  {
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC2);
//tim2_cnt++;
if(m_fo)  {stop_motor(); return;}
      //  m_phasechange = 1;
//change_direction(holl_value,motor_dir);//换相

  }

我不太明白是满足什么条件会触发这个TIM_IT_CC2中断，希望楼主或各位高手能指点迷津非常感谢

作者: upli 时间: 2017-3-29 21:42
困惑于优先保证转速，还是转矩，直接调节PWM占空比能否达到闭环的要求？

作者: 余主任 时间: 2017-6-7 18:03
MAKE，BLDC控制！

作者: sunmy 时间: 2017-8-3 14:52
BLDC控制！

作者: 凌晨一点 时间: 2017-8-15 12:12
很不错的参考程序

作者: menglongfc 时间: 2017-8-24 17:09
总觉得横河的示波器很有设计感，楼主的是什么型号

作者: 茂实科技 时间: 2017-11-1 10:39
MAKE，学习了

作者: M_ark 时间: 2018-2-7 16:05
Mark 学习

作者: wilderujs 时间: 2018-4-18 07:42
好东西，学习了

作者: flyzouyao 时间: 2018-4-18 08:55
正在学习，谢谢楼主分享！

作者: wilderujs 时间: 2018-4-30 11:17
波形很漂亮

作者: amin100490 时间: 2018-4-30 22:33
回楼上我这个电流波形很糟糕

作者: LoveDeathgod 时间: 2018-5-2 11:41
示波器很6

作者: nijiawen 时间: 2018-7-23 19:55
BLDC电流环真的不容易

作者: zhangzif 时间: 2018-10-16 10:15
谢谢分享！！！！

作者: zzage 时间: 2018-10-23 16:18
学习一下

作者: thyewfty 时间: 2018-11-3 22:04
我也下来调调看

作者: thyewfty 时间: 2018-11-3 22:14
用单电阻采集电流试试

作者: CarverZhang 时间: 2019-1-8 14:35
这个帖子还在持续着，好贴。有没有人玩无位置传感器的驱动？

作者: hong_hong 时间: 2019-1-16 15:11
不明觉厉

作者: cena30989315 时间: 2019-2-25 14:29
MARK:无刷电机速度环+电流环

作者: like6766256 时间: 2019-7-12 19:36
我就看了下波形图

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