"夹心电调"后传---无感FOC技术在航模无刷电机上的使用

mandylion2008 · 发表于 2014-12-22 21:13:12

本帖最后由 mandylion2008 于 2014-12-22 21:17 编辑

时间过得真快！转眼就6年了！

曾经的热门技术------无刷电调，在BLHELI等开源软件的影响下，也逐渐飞向了寻常百姓家，当然，真正商用的电调算法可不一定是这个样子，至少我的不是。
在08年左右自己发过一篇”夹心电调“的帖子，引起了许多爱好者的跟帖，至今还很荣幸能够挂在推荐主题排行榜的最后一个，哈哈。

随着四旋翼飞行器的兴起，对电机控制技术要求越来越高，现在除了方波电调这种简单的控制方式之外，得益于微控制器运算性能的提高，计算密集型的电机控制算法也开始逐步引入航模领域，于是无传感器磁场定向（FOC)技术开始使用了，这个技术并不是什么新技术，其理论的提出已经是很久很久以前了。

相信看过这个贴的同好们都会有所了解，为了展开后面的讨论，有必要给还不太清楚，正张大了求知眼睛的大部分人讲讲什么是磁场定向控制，磁场定向控制有什么好处，当然也会有兄弟会在旁边插一句“请问怎么实现呢？”，很简单，后面我会逐一放上图片和视频。

在这里，我先放上一篇应用笔记，这是大家学习电机控制必备资料来源TI的，大家可以先看了再说，大致了解一下。

就我个人的学习经历，主要还是TI的应用笔记外加MICROCHIP的AN1078，这些构成了我的学习路线，为此还自己花钱买了个原装DSPIC MCLV 开发板，千把块，算交学费了。
现在STM32等ARM系列的32位微控制器已经快横扫一切了，我等亦未能免俗，但出于防备中国特色的破解搞法，将程序移植到了英飞凌最新的ARM M0处理器-----XMC1300上，它里面还有数学协处理器，专为FOC准备的，还有就是体积超小，跟C8052F390一样大小，特别适合航模电调使用。

奇怪了，为什么不能发送附件呢？点击附件后什么都没有！

干脆给大家文件名，GOOGLE吧，顺便说一句，百度是垃圾中的垃圾！！！
sprt702.pdf
sprt703.pdf
这两个应用笔记

477748703 · 发表于 2014-12-22 21:22:02

海绵宝宝？

Puppey · 发表于 2014-12-22 21:35:59

支持楼主

wolflsh · 发表于 2014-12-22 21:47:13

早已拜读楼主“夹心电调”一帖多次！颇受启发！

kingway00 · 发表于 2014-12-22 21:51:03

正在学习无刷电机驱动，坐等大神讲经验

Puppey · 发表于 2014-12-22 21:53:31

我来上传一下，最近TI也是卡的不行。

887799 · 发表于 2014-12-22 22:10:02

支持，出招。

HYLG · 发表于 2014-12-22 22:40:56

排队学习。

qwe2231695 · 发表于 2014-12-22 22:50:48

有感foc已经大量运用于飞行器的单反云台。无感foc电调会在2015年普及。速度响应特性和电机适应能力都远好于方波控制。

kingqb · 发表于 2014-12-23 09:02:37

现在做foc的比较多，用的很多是基于他们的库。

Ticl4 · 发表于 2014-12-23 09:15:05

请楼主方便的话，show几张图片或视频吧

espflykite · 发表于 2014-12-23 09:58:28

LZ好久不见
支持LZ继续讲授经验

mandylion2008 · 发表于 2014-12-23 11:46:54

本帖最后由 mandylion2008 于 2014-12-23 13:36 编辑

感谢各位顶帖！我就是海绵宝宝。

顺便说一下，无感FOC控制性能很好，但有一点比较头疼的是电机兼容性还没有做到像方波那样可以适应任何电机！毕竟在FOC控制中需要知道转子的实时位置，这个在无感控制中是通过建立电机数学模型来得到的，所以就不像方波那样只要知道过零点就可以了，当然，只要手头有LCR表，把电机参数输进头文件就可以了，只是我想不是每个爱好者手头都会有这个精密仪器的，我的花了一千多块大洋啊。

我不相信2015年会普及无感FOC,顶多转的还比较好而已，作为实践派，我需要的是完全C代码实现，不用任何库文件，那些用ST LIB或TI INSTA FOC方案的商家并不具备真正的技术实力，顶多抢先放个炮而已，没有后劲，为什么？他们敢换芯片来实现吗？因为现在很多商家连方波都不能真正做好，就算使用BLHELI,那也是业余级别，又变成做硬件制造商了。

在展示自己的东西之前，必须先感谢一下MICROCHIP及其代理商福建贝能，这是很厚道的公司！源代码都是全部开放，不像其他厂家都喜欢使用库来封装位置估算器这部分。通过仔细钻研其应用笔记使我对无感FOC有了初步概念，就像当初MICROCHIP的那篇“MADE EASY"让我了解了什么是BLDC控制一样，我也建议爱好者也可以抛弃什么TI,ST的东西，真正静下心来好好研究MICROCHIP的AN1078，这是真正的技术实力的积累，不然就会对TI,ST产生依赖，就像吸毒一样。

下图是我的入门宝器-----MICROCHIP DSPIC MCLV 开发板

我建议想玩FOC的同好们手上最好有一块经过验证的DEMO板，也不一定非要原装板，这个比较贵，关键是布线要好，毕竟电流放大器和ADC的要求还是比较高的，不然没法隔离硬件和软件的问题，特别是在初学阶段，爱好者很容易把问题想得很复杂，影响了对算法的学习和研究，所以有条件的，既然手机能买苹果，开发板应该也是买的起的。

这个黑色板是给2014年英飞凌全国研讨会准备的，是方波电调，带有实时转速反馈和显示。

在我看来，通过TI FOC的宣传，会给大家一个错误的印象，觉得开发无感FOC好像很昂贵的样子，其实不是这样的，通过添加2个采样电阻和一个双运放，就可以做成不错的无感FOC控制器了，下面这个改造其实就是一个混合式电调，既可以运行无感方波，也可以运行无感FOC,或者两者的杂交模式。

PCB的反面使用刀子手工切割的绝缘沟槽

说起无感FOC开发，较之方波电调开发，很重要的一个仪器就是电流探头，但以前在公司使用的泰克探头动辄上万，业余条件下难以承受，但是有好东西，山寨国也有好东西的！
300块，操便宜！开发无感FOC，so easy!!!

这个也是必备武器，非常好用，价格还能承受，反正不抽烟喝酒，就当吃零食了。

大家看完这些图片后，我就开始拍视频了。再上传之前，可以告诉大家，在国外的一个视频网站上已经有了一个老外做的无感FOC电调的视频，他用的是DSPIC33FJ12MC202，通过观看视频，可以看到他也是在MICROCHIP AN1078的基础上修改而来的。现在MICROCHIP有了更NB的系列，现在通用的是DSPIC33EP32MC202，它的速度可以到70MIPS，足够用了，想到这里，我觉得大家没有必要去最求什么DSP,什么STM32 M4核的东西，学新东西很简单，但精通一门学问确实很难！！！不要被那些人给误导了，还是抓紧提升自己的核心竞争力吧，不然年纪一大，就只能走管理道路了，哈哈！

因为使用MICROCHIP DSPIC MCLV完成了无感FOC学习之后，就像自己画个板子来看看，但考虑到芯片的通用性，就采用了英飞凌刚刚推出的ARM M0系列的XMC1302，这个还是样片，但它还有小封装的，这是我的最爱！！！
对于DSPIC33EP32MC202，应该是很好的选择，但不知保密性如何，而且MICROCHIP现在主推其SSOP28封装，像这种QFN28的很难买到，价格奇贵，还要预订。
对于C8051F390，速度是50MIPS，做方波的最佳选择，但没有3相互补模块，不好做SVPWM调制。
对于英飞凌的XMC1300系列中的XMC1301，应该是最佳选择了，它有方波必备的内置比较器模块和做SVPWM的3相互补PWM模块，还有操好用的大量定时器模块，就像以前用过的STM32F103和STM32F051用蝴蝶象征一样，XMC1301简直就是小苍蝇一样，将来会无处不在。关键是号称“山寨克星”，一旦进入量产模式，无法解密，对于英飞凌的说法，我还是充分相信的。

lxk19781221 · 发表于 2014-12-23 12:00:10

无感FOC技术在航模无刷电机上的使用，看看

leifeng · 发表于 2014-12-23 12:07:09

无感FOC技术在航模无刷电机上的使用,学习了

wear778899 · 发表于 2014-12-23 12:19:32

高度关注

顶楼主

mandylion2008 · 发表于 2014-12-23 15:14:32

本帖最后由 mandylion2008 于 2014-12-23 19:28 编辑

哈哈，终于拍完视频了，虽然今天的深圳非常的阴冷还带着蒙蒙细雨，但今天可是有大餐喔！

先向大家交待一下开发环境：
》KEIL IDE uVision4 (v4.74.0.22)(不是最新的5.0版,也不使用DAVE3，这个鸟东西在上完厕所后还在编译中。。。)
》稳压电源，最大电压20V，最大电流2A，超过就断电，这可是开发必备，我开发无刷电调6年来只烧过不超过10个管子，不管24V，50V，还是220v交流供电，避免烧管的关键就是先在低压下完成接近80%的开发，基本保证算法逻辑不出错，这样再去上高压大电流就会可靠多了，还有就是在高压下绝对不要接仿真器！！！这种小屁程序还犯不着用实时仿真，就把它当做烧写器就可以了。
》电流钳 HANTEK CC-65
》航模电机两个，一个是最便宜的7对极，KV1000的30块淘宝货，还有一个是1百多的银燕多旋翼盘式电机（这个名称其实不对，只是扁扁的就叫盘式了），型号为MT3506， 7对极，KV650。
》还有垃圾胜利的转速计，按钮老是失灵。

现在使用的是2电阻方案，采样电阻为10毫欧。

为了表明没有使用所谓的库文件，而是自己用C编写的，附上KEIL截图

这个视频是展示FOC的电流控制性能，在这里是让电流从零线性增加让马达对齐，如果加快这个过程，可以让马达齿轮得到很好的保护，很快但很柔和的加速。
http://v.youku.com/v_show/id_XODU0OTMxOTgw.html

下面视频是用EMAZA的电机
首先会看到螺旋桨会很柔和对齐
接着螺旋桨会正反向旋转几下，主要是展示磁场定向的特性，加上磁编码器，就可以做无刷云台了
然后马达会从零逐渐加速，这个是开环过程，是针对直升机缓启动功能做的，当然，以后会做成闭环形式，慢慢来吧。
加速完后，马达进入转速闭环运行。
http://v.youku.com/v_show/id_XODU0OTMzMTY4.html

为了自己拍摄时的安全，我把大螺旋桨换成了小的螺旋桨，一来电流会小一些，二来不会打到手指，毕竟还要靠指头敲代码吃饭的。
电机加速完后，为了拍摄省时间，我直接将转速拉到最高，为了电源不会超过2A保护，我在头文件中限制了最大电流，这个是比普通方波电调强得多的地方之一，因为无感FOC是实时电流控制，可以大大提高功率管的安全性，也可保护电池等等。
http://v.youku.com/v_show/id_XODU0OTM1MTIw.html

因为螺旋浆高速旋转时太危险，我先将示波器定住后再拍照，高速时波形如下，因为现在用的是32KHZ频率，所以纹波比较大，但波形还可以，以后我会加大到64KHZ看看。

mandylion2008 · 发表于 2014-12-23 16:28:06

本帖最后由 mandylion2008 于 2014-12-23 21:23 编辑

今天先到这里，太累了，下次会新画一个PCB，做成普通航模电调的样子，姑且叫做“海绵电调”吧！准备搞个最大20--30A电流，方波和FOC一体的混合式无刷电调，然后再设计一些动态性能等等的对比，参照对象就选国内实力最强的好硬乐天40A四轴电调吧！

20061002838 · 发表于 2014-12-23 17:01:49

LZ这个做的很好
我最近也在做BLDC的FOC控制，用的STM32，也是参考AN1078的代码，这个是最公开，其他的ST TI FSL都有一部分代码是以库的形式提供

118139 · 发表于 2014-12-23 17:29:37

本帖最后由 118139 于 2014-12-23 17:40 编辑

各位前辈，谁给推荐一款无刷电机的开发板，最好能带负载运行的……。……我学习学习
FOC适不适合做带大负载的机子？

我手头上也有不少的板，都是基于ST7MC的，好的坏的都有，原装进口的是用四层板做的，国产板的全是原版照抄芯片应该也是破解的，但省了一些元件，线路接口都一样……
BLDC方波运行，可靠性比原装差点，机子运行感觉相当完美……800W电机最大带载启动压力大约在50，60斤……，每次启动都只是咔一声就走……相当完美……无可挑剔…

Ticl4 · 发表于 2014-12-23 19:35:37

佳作

那个电流噪声，可能包含部分示波器被电机干扰后的测量噪声

Ticl4 · 发表于 2014-12-23 19:45:33

哦对了，感谢推荐的仪表

TANK99 · 发表于 2014-12-23 19:55:27

楼主是大蒜头？大师。

mandylion2008 · 发表于 2014-12-23 20:07:43

楼上，你居然知道我是大蒜头！我就是当初写夹心电调的海绵宝宝，用了我同事的账号。
不是大师！！！

我只是一个比较有自尊心，比较喜欢研究的普通攻城狮而已。

等有空的时候我再画个板，看能不能用在四轴上。

mandylion2008 · 发表于 2014-12-23 20:13:47

本帖最后由 mandylion2008 于 2014-12-23 21:18 编辑

20楼的兄弟：
你是指你们抄的国外空调压缩机的控制器吗？
这个没什么的，我都可以自己写出这样的控制程序的，而且是柔启动，你们的控制器在启动时电流有多大？我的控制器在驱动某款车用空调压缩机时（24V电压），只要1.5安的电流就可以将电机启动，带4公斤负载时可以顺畅启动，满载45A。

118139 · 发表于 2014-12-23 20:54:15

本帖最后由 118139 于 2014-12-23 21:36 编辑

mandylion2008 发表于 2014-12-23 20:13
20楼的兄弟：
你是指你们抄的国外空调压缩机的控制器吗？
这个没什么的，我都可以自己写出这 ...

不是空调，是喷涂机上用的,是买国内其它厂家的板，他们都是破解抄原版的
压力最高限定在250公斤，电机10倍变速，启动时大概是25公斤左右
800W 300V直流，6个MOS管是6A的管，
满载压力下瞬间电流12A左右……运行时电流倒不大，机子要求可以24小时长时间运行测试…
可以在最高压力下，以每分钟60转左右低速运行、。

我也做个板测试，经验不足，还没成
问题是
在带负载下，电机的过零点会不会产生有偏移现像，需不需要修正？，30度的延长时间真的一定固定是相邻两相的过零点时间/2，然道不会有偏差吗？

SMC · 发表于 2014-12-23 21:09:38

楼主你用的小电机的电感大概是25uH吗？两根线间的内阻大概多少呢？

mandylion2008 · 发表于 2014-12-23 21:17:22

118139:
过零点精度由你的算法确定，最好是能稍微提前一点。

SMC:
测量两线间的参数如下：
R = 0.1欧姆
L = 28微亨

qiqirachel · 发表于 2014-12-23 21:18:12

转动的过程真漂亮，磁场定向控制，我也就只是停留在课本上介绍的那样，当时就觉得哼niubility

mandylion2008 · 发表于 2014-12-23 21:25:51

qiqirachel:
只要你努力，你也可以的！我也是从MICROCHIP的应用笔记学起的，世上无难事，只怕有心人！

118139 · 发表于 2014-12-23 21:33:22

本帖最后由 118139 于 2014-12-23 21:41 编辑

板上的线路是基于ST的这个电机接线图。

l6386非常好用，有类似硬件保护功能，其中一个管脚可以设定电流大小，超过就会自动关闭高压电源，保护电路，
同时在另一个脚会产生一个电平变化，可以接单片机的中断口，一产生电平中断，单片机上也可以马上关闭所有PWM，以达到停机保护的目的。
所以基本不会烧管……。……。
每次都可以运行到卡机产生中断，还可以很好分析电机到底运行出了什么状况……

shanyx2010 · 发表于 2014-12-23 21:38:58

支持支持！

mandylion2008 · 发表于 2014-12-23 21:41:46

本帖最后由 mandylion2008 于 2014-12-23 21:47 编辑

138139兄弟：
我们还是谈论无感FOC吧！你的图片都好大！
你的这个东西用FOC是非常好的！可以先搞有感FOC起步。谢谢！

118139 · 发表于 2014-12-23 21:49:39

mandylion2008 发表于 2014-12-23 21:41
楼上兄弟：
我们还是谈论无感FOC吧！
你的这个东西用FOC是非常好的！可以先搞有感FOC起步。谢谢！ ...

好，不歪题了……。
我也去找点FOC资料看看……
或者去买个FOC开发板，放在我的电机转转看看，会是什么情况，有什么心得我也来说说一下……

你的电机运转的看上去很不错……

SMC · 发表于 2014-12-23 22:00:49

楼主你的电调里面有电流闭环吗？
还有电感这么小，电阻相对来说较大，电流响应速度非常快，时间常数0.28ms，这个电流环能抑制瞬间很大的冲击电流吗？

dcl_yufeimen · 发表于 2014-12-23 22:01:10

楼主没少花时间研究无刷电调啊

SMC · 发表于 2014-12-23 22:11:30

本帖最后由 SMC 于 2014-12-24 01:03 编辑

还有个问题，就是无刷直流电机设计的初衷就是简化控制，标准梯形波无刷电机只需要在360°电角度内换向6次就可以了，因为反电动势是梯形波，所以不必让合成磁场时刻都旋转，而正弦波PMSM是必须将合成磁场时刻旋转才行。为何要让梯形波的电机时刻旋转合成磁场呢？这一点我一直都没明白。
说到转矩脉动，很多论文都是仿真的，实际上转矩脉动也没多大，因为换向的时候一个绕组的电流要从零开始建立但是另外一个绕组的电流则是从最大开始减小，这俩绕组实际上有一种中和的作用，结果就是六步法没大多数仿真论文中说的那样大的转矩纹波。

你推荐的应用笔记当中提到了一点，就是洗衣机的那点，作者说6步法的转矩响应没有FOC快，我觉得这点值得推敲。6步法里面控制转矩就是控制电流，增大PWM电流自然上去了，FOC不也是控制电流吗，他为啥说FOC转矩响应更快？不能因为喜欢这个方案就把别的方案说的那么差吧。

6步法也可以加电流闭环的，但我觉得几乎没必要，因为电器时间常数太短了。当然呢电流闭环有个好处就是可以限流。
不过现在有的无刷电机设计的太水，反电动势居然是标准的正弦波 ...这让人很凌乱。

wzavr · 发表于 2014-12-23 22:24:46

mandylion2008 发表于 2014-12-23 21:17
118139:
过零点精度由你的算法确定，最好是能稍微提前一点。

看了你的好文,没来得及看你推荐的1078文档就匆忙问个问题, 电机的线间R,L在FOC里有什么作用? 另外谢谢你写了这么好的总结.

Huaan · 发表于 2014-12-23 22:44:47

我最近也在研究有感FOC伺服，我大学同学也有个无感的测试，http://v.youku.com/v_show/id_XODQ3MTQ2NDYw.html

Huaan · 发表于 2014-12-23 22:46:26

听我同学说楼主在方波控制的造诣是相当相当高。

cargle · 发表于 2014-12-23 22:57:09

MICROCHIP的AN1078，楼主传上来看看么

xbq1001 · 发表于 2014-12-23 23:21:38

电机本身关注了很长时间了，只是工作上设要求，一直段未真正入门

xbq1001 · 发表于 2014-12-23 23:24:16

弱弱的问一句，这种控制能使用于三相步进电机

相由心生 · 发表于 2014-12-23 23:36:12

花点时间在加密方面还是值得的!

lionsg · 发表于 2014-12-24 00:02:58

方案很不错，参考一下

Ticl4 · 发表于 2014-12-24 09:11:09

SMC 发表于 2014-12-23 22:11
还有个问题，就是无刷直流电机设计的初衷就是简化控制，标准梯形波无刷电机只需要在360°电角度内换向6次就 ...

6步法，一般是不带电压相位超前的，故控制电机的力矩(电流)时，电流相位延后，
而FOC发可以实现电压相位超前，使得力矩响应更快
PS：我对FOC不了解，只玩过有感的PMSM电机控制

yuwangwangyu · 发表于 2014-12-24 10:03:38

又见楼主大作

qq335702318 · 发表于 2014-12-24 10:13:02

楼主厉害！！！

默默七 · 发表于 2014-12-24 10:31:51

mark下，FOC电调

SMC · 发表于 2014-12-24 10:45:32

Ticl4 发表于 2014-12-24 09:11
6步法，一般是不带电压相位超前的，故控制电机的力矩(电流)时，电流相位延后，
而FOC发可以实现电压相位 ...

6步法里面检测到过零点之后再延迟0~30度的电角度，这个0~30度就是控制电流相位的。

fhqiplj · 发表于 2014-12-24 10:52:48

高手太多，慢慢学习

Leon_yang · 发表于 2014-12-24 10:57:03

楼主做的无感FOC在实际产品中有应用吗？还是只是Demo的阶段？

boll · 发表于 2014-12-24 10:57:22

楼主，效率有没有测试过，相比方波，同样转速，能耗区别有多大？谁更好一些

mandylion2008 · 发表于 2014-12-24 10:58:51

本帖最后由 mandylion2008 于 2014-12-24 11:30 编辑

HUAAN:
真的更NB！！！
高手中的高手！！！

john_8 · 发表于 2014-12-24 11:11:57

好帖子，学习中

motodefy · 发表于 2014-12-24 11:32:34

又学到了···楼主厉害

mandylion2008 · 发表于 2014-12-24 11:37:18

相由心生发表于 2014-12-23 23:36
花点时间在加密方面还是值得的!

通过英飞凌研讨会的介绍，其最新的ARM M0核 XMC1300保密性是相当好的！

mandylion2008 · 发表于 2014-12-24 11:42:17

本帖最后由 mandylion2008 于 2014-12-24 13:36 编辑

Leon_yang 发表于 2014-12-24 10:57
楼主做的无感FOC在实际产品中有应用吗？还是只是Demo的阶段？

这个还没有做产品，只是DEMO。
不过想做个混合式的电调，反正也没什么成本增加。现在电调市场太乱，无意苦争春。通过方波技术的好底子和无感FOC技术提升，看能不能找到一块用武之地吧！

NEXEN1106 · 发表于 2014-12-24 11:48:08

感觉好强大，坐个马扎学习

mandylion2008 · 发表于 2014-12-24 11:48:26

boll 发表于 2014-12-24 10:57
楼主，效率有没有测试过，相比方波，同样转速，能耗区别有多大？谁更好一些 ...

你的提议很有意义！谢谢！
我也正准备画一个新的PCB，把方波和FOC都做上去。
对于方波：无非就是增加两个采样电阻和一个运放。
对于FOC: 无非就是增加几个电阻构成反电势检测电路。

做到一起，就可以在同样的条件下进行对比了。到时候我会把对比的结果和视频向大家汇报。

xly · 发表于 2014-12-24 11:49:44

不错，。我记得你。当时也是有需要做一个油泵无感无刷，看你的夹心电调做过参考。后来我都转用别人的芯片了。就是这个。

芯片还比较便宜。

mandylion2008 · 发表于 2014-12-24 11:54:38

本帖最后由 mandylion2008 于 2014-12-24 11:55 编辑

xly 发表于 2014-12-24 11:49
不错，。我记得你。当时也是有需要做一个油泵无感无刷，看你的夹心电调做过参考。后来我都转用别人的芯片 ...

这个好像是淘宝上卖的吧！如果用C8051F850来做，连比较器都不用了，价钱更便宜，效果会更好，特别是启动！！！不过我对低价的东西从来不感兴趣。

longcai1988 · 发表于 2014-12-24 12:00:47

文章很不错，值得收藏

xly · 发表于 2014-12-24 12:04:01

mandylion2008 发表于 2014-12-24 11:54
这个好像是淘宝上卖的吧！如果用C8051F850来做，连比较器都不用了，价钱更便宜，效果会更好，特别是启动 ...

嗯。是的。淘宝上有卖。我用过了差不多百来片，还算稳定，现在都快两年了，基本没有坏的。24V 20A的电机。

-----------是一个客户定制的，后面项目好像没有起来，就用了百来片。没有继续再用了。

mandylion2008 · 发表于 2014-12-24 12:22:42

本帖最后由 mandylion2008 于 2014-12-24 13:42 编辑

以前我说过有个老外做了无感FOC，但其视频有很多兄弟都由于网络问题看不了，因为我在香港公司可以不受网络限制，所以上传论坛给大家，希望大家喜欢！
这个可是宝贝视频啊！MICROCHIP AN1078 加老外视频，设计，编程，焊接，调试一条龙！！！

西方圣经级无感FOC视频

无感FOC VS MK四轴
http://v.youku.com/v_show/id_XODU1NTYwNzQ0.html

久违的东方ISO级制作一条龙
http://v.youku.com/v_show/id_XODU1NTYyMzI0.html

rom · 发表于 2014-12-24 13:10:51

mandylion2008 发表于 2014-12-23 15:14
哈哈，终于拍完视频了，虽然今天的深圳非常的阴冷还带着蒙蒙细雨，但今天可是有大餐喔！

先向大家交待一下 ...

楼主太牛逼了，哈哈，波形很漂亮

tang0571 · 发表于 2014-12-24 13:11:31

http://v.youku.com/v_show/id_XNzIyMTAyOTcy.html
我也来发一个，哈哈，高频注入，真正全闭环无感FOC！示波器是角度信号！

mandylion2008 · 发表于 2014-12-24 13:34:05

本帖最后由 mandylion2008 于 2014-12-24 14:01 编辑

tang0571:
      做的很好！
   在下惭愧！
   我希望在我的下一版中体现你做到的功能！而且把你的视频中的滴滴声去掉，这样更安静些。
   我以前是专门研究方波，没怎么关注FOC，因为觉得它对电机参数敏感，不太适合航模应用。在做方波的时候，采用高频注入方法，可以做到零速全负载启动，而且可以确保从启动，加速到运行100%可靠，下次添加进去，到时候切磋一下。

通过方波到FOC的学习，研究，个人觉得方波技巧性更高，尤其是高水准的启动算法；对于FOC来说，它的原理其实很简单，也都是公开的，毕竟各大主流MCU厂商都有开放的源代码释放，实现不是太大的问题，但是从方波来说，情况就不一样了。在做好方波的基础上，再去做无感FOC才会比较有竞争力，不然，一旦大家都想搞无感FOC，你信不信连在校高年级本科生（指的是对工程技术真正感兴趣的那帮人）对着官网参考都可以搞出方案来。

zmh169 · 发表于 2014-12-24 13:51:04

本帖最后由 zmh169 于 2014-12-25 11:15 编辑

楼主很厉害。手头刚好有AN1078这篇文档和Demo，分享给大家，省得去官网找了。

工程文件需要motor_control_library的支持，补充上传。

mandylion2008 · 发表于 2014-12-24 13:51:21

dcl_yufeimen 发表于 2014-12-23 22:01
楼主没少花时间研究无刷电调啊

从爱好到职业，差不多6年！真的很快！所谓快乐，是不是乐趣都是很快呢？

yuwangwangyu · 发表于 2014-12-24 13:52:30

mandylion2008 发表于 2014-12-24 13:34
tang0571:
做的很好！
在下惭愧！

磁场定向控制就是控制三项合成磁场的方向吧

mandylion2008 · 发表于 2014-12-24 14:23:04

本帖最后由 mandylion2008 于 2014-12-25 10:54 编辑

看到大家对无感FOC那么感兴趣，为了加快大家的学习，少走弯路，我想给大家一些有用的资料参考。

首先，凡是用库的参考都是没用的，做库的目的就是为了让你用它的芯片，一旦上瘾，乐在其中，这种选择比较适合商家，对我来说，形同垃圾！
于是TI, FREESCALE, FAIRCHILD, INFINEON等统统就此略过。

国外MCU厂家一边开研讨会讲解无感FOC的精要，一边又用库封装核心代码，正常吗？

第一：MICROCHIP的AN1078要有，它解释了无感FOC的一切，但核心部分使用DSP汇编指令，需要花时间研究，真经都是难取的啊！
第二：NXP网站上有无感FOC的应用笔记和源代码，亮点是里面有关于SMC的全C语言实现，结合MICROCHIP，还有不成的事吗？
就这些了，东西在精不在多，只要花时间精心研究，肯定可以取得真经的！

Ticl4 · 发表于 2014-12-24 15:06:42

SMC 发表于 2014-12-24 10:45
6步法里面检测到过零点之后再延迟0~30度的电角度，这个0~30度就是控制电流相位的。 ...

是的

zlutian · 发表于 2014-12-24 18:12:02

谢谢楼主，本人BLDC还未入门。

823032003 · 发表于 2014-12-24 20:41:04

tang0571 发表于 2014-12-24 13:11
http://v.youku.com/v_show/id_XNzIyMTAyOTcy.html
我也来发一个，哈哈，高频注入，真正全闭环无感FOC！示 ...

真的是传说中的 “高频注入”吗？高速的时候采用什么方式？
有产品化吗？

huangqi412 · 发表于 2014-12-25 09:15:55

高频注入是什么原理

mandylion2008 · 发表于 2014-12-25 20:24:36

本帖最后由 mandylion2008 于 2014-12-25 20:36 编辑

tang0571 发表于 2014-12-24 13:11
http://v.youku.com/v_show/id_XNzIyMTAyOTcy.html
我也来发一个，哈哈，高频注入，真正全闭环无感FOC！示 ...

高手：
看了你的视频，完美的无可挑剔！
请问可以大致讲解一下你的高频注入法吗？是论文上的那种边发测试脉冲边加速的方式吧！求科普！
如果是机密，就当飘过.
如果需要矩阵，偏微分方程才能解释，就当再次飘过。

对小电感电机适用吗？
在低速下仍然是正弦驱动吗？
你的电机在速度降到零时，等待几秒后，还能像视频中一样无抖无反向顺畅反向加速，如此反复吗？最好展示一下视频，包括电流波形。
我的一个兄弟对你的视频佩服的不得了，我和他对低速下是不是正弦驱动有了争议，求点拨。

如果有上述视频作为题目，我将努力挑战这个效果，向你学习！

谢谢！

SMC · 发表于 2014-12-25 21:26:17

tang0571 发表于 2014-12-24 13:11
http://v.youku.com/v_show/id_XNzIyMTAyOTcy.html
我也来发一个，哈哈，高频注入，真正全闭环无感FOC！示 ...

对于Ld=Lq的电机也能适用吗？

kexiao · 发表于 2014-12-25 22:41:55

楼主好资料，学习中

tang0571 · 发表于 2014-12-26 09:33:33

SMC 发表于 2014-12-25 21:26
对于Ld=Lq的电机也能适用吗？

这个不行，ld=lq！

tang0571 · 发表于 2014-12-26 09:35:57

823032003 发表于 2014-12-24 20:41
真的是传说中的 “高频注入”吗？高速的时候采用什么方式？
有产品化吗？ ...

必须量产啊！不然不好意思拿出来的！
高速和普通的无感foc一样，只是产品化，比一般的无感更加优化，稳定！
高频一般只是低速，速度起来后直接切到高速。高频声还是有点噪音的！
所以听视频的声音就知道，0速前来，有滴滴高频声，速度上来就没声音了！

tang0571 · 发表于 2014-12-26 09:47:05

mandylion2008 发表于 2014-12-25 20:24
高手：
看了你的视频，完美的无可挑剔！
请问可以大致讲解一下你的高频注入法吗？是论文上的那种 ...

在运行频率上叠加连续的高频电流，利用电机的凸极率，即ld不等于lq，计算角度。
理论上只有电机设计的凸极率足够的大，可以做到2倍～3倍的额定扭矩启动！
高频启动的波形这个肯定没办法给看的（也算是机密了吧，我记得英飞凌还是飞思卡尔有个视频里的，是洗衣机方案的电流波形类似，但是视频里也是一晃而过，可以凑合着看看），哈哈，毕竟话了大量时间研究这个，高速的电流和您的一样，只是实际产品中会增加一些死区补偿啥的，比你这个更加好看写，谐波少点！
电机0速到全速，完完全全都是正弦波的，全闭环控制。在大惯量的风机负载上，即使你反转，正转，怎么转，绝对不会有倒着转。你看角度波形就知道了，视频中加一个铁块，其实就是说明了电机惯量的不稳定。
只要电机有凸极率，所有的电机都适合！我们已经调试了不下10款产品了，效果刚刚的！
对这颗m0的cpu也有点兴趣的，准备花点时间移植一下，这颗cpu什么价格？现在我们用的M3 72m，8块多！
thanks！

showgu · 发表于 2014-12-26 10:21:09

非常好的帖子，很有营养。

麦田有怪圈 · 发表于 2014-12-26 10:55:04

楼主的学习路线很值得借鉴，收藏了

SMC · 发表于 2014-12-26 11:13:50

本帖最后由 SMC 于 2014-12-26 11:18 编辑

tang0571 发表于 2014-12-26 09:47
在运行频率上叠加连续的高频电流，利用电机的凸极率，即ld不等于lq，计算角度。
理论上只有电机设计的凸 ...

1：对于多级高速电机能适用吗？比如2p=36，转速12000r/min？
2：那遇到ld=lq的隐极式电机咋整呢，是不是就得用别的方法了，比如利用过零信号作为校正的速度积分法？
3：你的低通、带通等滤波器是FIR还是IIR呢？或者是普通滤波器呢？

mandylion2008 · 发表于 2014-12-26 11:20:00

本帖最后由 mandylion2008 于 2014-12-26 11:40 编辑

tang0571 发表于 2014-12-26 09:47
在运行频率上叠加连续的高频电流，利用电机的凸极率，即ld不等于lq，计算角度。
理论上只有电机设计的凸 ...

感谢你的回复，受益匪浅！
1.我现在用的芯片是英飞凌XMC1302，200K FLASH的样片，代表XMC1300系列的最高性能，关键是保密好！这个价格大概在12块吧！但我会准备用它的QFN24封装的XMC1301，16K FLASH，价格大概在5块钱，可以做高速无感方波和无感FOC，做模型电调足够了。如果你的要求更高，可以用QFN24封装的XMC1302，这个是带矢量变换的数学计算模块，你可能了解过的，当然，XMC4000系列就不说了。

2.我的帖子只是当做星星之火而已，只是希望提起大家自己研究的兴趣。

3.如果东西做成产品，那买到的人一定会用各种设备来分析的，所以我在做方波的时候，即使有更好的方法，如果比较容易被有心人看出来，我也不会使用，你的东西很值钱，可以多多隐藏一下关键，竞争对手可是很聪明的啊！

4.可能是飞思卡尔的洗衣机方案吧！我好像有点印象，谢谢你的指点。

祝你顺利！

tang0571 · 发表于 2014-12-26 11:21:06

SMC 发表于 2014-12-26 11:13
对于多级高速电机能适用吗？比如2p=36，转速12000r/min？

2p=36?? 18极对电机?
低速高频算法和极对数没啥关系,只要有凸极率!
至于高速12000,和高频算法更加没关系,是和高速算法和cpu频率,和载波频率有关了!
现在用10k左右的载波,cpu 72m,可以最高跑800hz!也就是说,如果是18极对的速度最高是,800x60/18 = 2600转/MIN！
18极对速跑12000，这个要求太高了，foc起码一个周期10个点最少了吧？载波最少要多少？晕！哈哈，方波估计可行吧，但是估计也要特殊设计了！

tang0571 · 发表于 2014-12-26 11:26:34

mandylion2008 发表于 2014-12-26 11:20
感谢你的回复，受益匪浅！
1.我现在用的芯片是英飞凌XMC1302，200K FLASH的样片，代表XMC1300系列的最高 ...

英飞凌的ic还是偏贵啊，用不起啊。关注一下吧！
lz也已经很不错了，还是比较牛逼的！
共同进步！

SMC · 发表于 2014-12-26 11:32:49

本帖最后由 SMC 于 2014-12-26 12:26 编辑

tang0571 发表于 2014-12-26 11:21
2p=36?? 18极对电机?
低速高频算法和极对数没啥关系,只要有凸极率!
至于高速12000,和高频算法更加没关系 ...

您说的800Hz指的是800个360°电角度吗？
还有你用的滤波器是什么形式的呢？

你高频注入法出来的电角度平滑吗？比如7对极可以达到多少线增量式编码盘精度呢？
自己想明白了，这种方法还是只适合低速少极对数的电机，速度越高这种角度信息越少。10000/100=100，转速6000时每转只有100个转速信号。

bigwolf-mcu · 发表于 2014-12-26 12:48:06

楼主又一次走在了技术前沿啊

tang0571 · 发表于 2014-12-26 13:09:18

SMC 发表于 2014-12-26 11:32
您说的800Hz指的是800个360°电角度吗？
还有你用的滤波器是什么形式的呢？

800x60 转/min 电气角度，机械角度要除以极对数。
至于角度准确度怎么样？其实和电机设计，算法，补偿有很大关系，参数非常多，看视频里的角度过度即可，演示这个电机是效果最好的（人家拿来测试的，听说是洗衣机，日本人设计的），角度精度做到1度应该没啥问题的。至于精度怎么样，好的电机最低速做到每分钟2～3转还是凑合着可行的。

SMC · 发表于 2014-12-26 14:17:32

本帖最后由 SMC 于 2014-12-26 14:27 编辑

tang0571 发表于 2014-12-26 13:09
800x60 转/min 电气角度，机械角度要除以极对数。
至于角度准确度怎么样？其实和电机设计，算法，补偿有 ...

目前你的方案里面限制转速的是功率管开关速度还是CPU运算速度呢？
如果用168MHz的STM32F4你觉得电气角度能到多少呢？

还有可以帮看下我37楼的理解有什么问题吗？

SMC · 发表于 2014-12-26 14:42:36

tang0571 发表于 2014-12-26 13:09
800x60 转/min 电气角度，机械角度要除以极对数。
至于角度准确度怎么样？其实和电机设计，算法，补偿有 ...

这个精度滤下波再做下相位补偿可以用很好的控制算法了。
但是FOC的缺点是转矩(就是电流)和磁链都是PI控制，这种控制方法足以让响应速度减低15%了(这是浙大的一篇博士论文里面的试验以及仿真数据)。

CH3 · 发表于 2014-12-26 15:36:57

mandylion2008 发表于 2014-12-23 11:46
感谢各位顶帖！我就是海绵宝宝。

顺便说一下，无感FOC控制性能很好，但有一点比较头疼的是 ...

FOC+DSP我的同事做无刷的方案就是这种，真的很强大，他是用瑞萨的MCU控制，但是听说磁场切割后会发生一些干扰信号。PCB板布线不合理很容易炸鸡。

jcrorxp · 发表于 2014-12-26 22:06:33

很牛逼的大神们。。。

chiefdh · 发表于 2014-12-27 18:33:23

mandylion2008 发表于 2014-12-23 21:41
138139兄弟：
我们还是谈论无感FOC吧！你的图片都好大！
你的这个东西用FOC是非常好的！可以先搞有 ...

牛。佩服，坚持就是胜利

chiefdh · 发表于 2014-12-27 18:35:51

mandylion2008 发表于 2014-12-26 11:20
感谢你的回复，受益匪浅！
1.我现在用的芯片是英飞凌XMC1302，200K FLASH的样片，代表XMC1300系列的最高 ...

牛人，你的站内不能加好友，能否流个QQ，可以合作。

snow_blow · 发表于 2014-12-28 22:53:12

mandylion2008 发表于 2014-12-24 14:23
看到大家对无感FOC那么感兴趣，为了加快大家的学习，少走弯路，我想给大家一些有用的资料参考。

首先，凡 ...

请教一下楼主，
目前市面的电调普遍在低速油门的时候响应不够即时。
比如为了做长航时的飞行器，就要用大浆，而且为了力效的提高则电机要轻载。
但是市面电调普遍在油门小于40% 的时候响应迟滞，直接导致飞机很难飞，或者不抗风。

所以使用FOC 是不是可以解决低速的时候响应问题呢？
谢谢

mobile02 · 发表于 2014-12-28 23:32:28

英飞凌有真正开源的范例,不用载入 LIB.

mandylion2008 · 发表于 2014-12-29 09:56:23

本帖最后由 mandylion2008 于 2014-12-29 13:29 编辑

mobile02 发表于 2014-12-28 23:32
英飞凌有真正开源的范例,不用载入 LIB.

有真正的范例？我所见到的英飞凌官方给出的高压，低压风机方案都是做成库的，就是乾勤卖的东西，还有别的吗？
要不上传一下你试过的范例？可否给个视频？不然我会感觉是在说我使用了“真正的范例”，哈哈！
刚开始的时候，东西还比较DEMO,慢慢的你就会发现，通过逐步引入更多的有含量的技术，就开始看不懂了。

其实相对做无感FOC来说，我还是认为无感方波更有难度，别看有什么BLHELI,那是玩的东西。毕竟无感FOC都有详细的开放源代码，只是大家在一开始的时候就被里面的一些数学描述搞得很神秘的样子，看来我们
工科数学教育还是比较差劲的。那些硕士博士无非就是在数学和英语底子上好一点点，在做的时候有些优势，你要说真的搞些自己的新东西出来，还是凤毛麟角的。我甚至亲眼见到有硕士工程师把是否有中文文档作为公司所用芯片
选型的重要依据的！而且坚持使用在学校学过的DSPIC老型号，尽管新的芯片更便宜更快速，扩招真的害人啊！

"夹心电调"后传---无感FOC技术在航模无刷电机上的使用

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

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