SimpleFOC移植STM32（二）—— 开环控制

 

说明

  学习本节之前，建议先看《SimpleFOC（二）—— 快速入门 （开环控制）》这篇文章。
  开环控制最好选择Ω级的电机，尽量不要用mΩ级的航模电机，容易烧MOS和电机。开环控制在实际中也就启动时用用，这不是电机控制的一个常态。
 

一、硬件介绍

本节实验适合运行在SimpleMotor和SimpleFOCShield V2.0.3上。

1.1、硬件准备

1.1.1、SimpleMotor方案

序号	名称	数量
1	驱动器	1
2	云台电机	1
3	12V电源	1
4	USB转串口	1

带编码器云台电机可以是AS5600，也可以是TLE5012B。
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1.1.2、SimpleFOCShield V2.0.3方案

序号	名称	数量
1	STM32核心板	1
2	SimpleFOCShield V2.0.3	1
3	云台电机	1
4	12V电源	1
5	5V电源	1
6	USB转串口	1
7	杜邦线	若干

带编码器云台电机可以是AS5600，也可以是TLE5012B。
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1.2、硬件连接

1.2.1、原理图

1.2.2、接线

对于SimpleFOCShield V2.0.3，需要杜邦线连接主板和驱动板，记得共地。

STM32最小系统板和V2.0.3的接线如果不熟悉，请看SimpleFOC（七）——STM32（Bluepill）的应用

注意事项：
①、无刷电机的三根相线不用区分顺序，任意接在端子上即可，调整其中任意两根电机反转。
②、12V先不要上电，开环控制电机会发热，上电时间过久容易烧坏。最好等到程序编译上传后再上电，上电尽快操作。
③、最好使用大电阻的云台电机（比如10Ω），如果使用mΩ级的航模电机，操作不当，容易烧毁驱动器MOS和电机。
 

二、控制原理

2.1、SVPWM

  SVPWM的原理请看这篇文章：SimpleFOC（八）—— 理论+实践 深度分析SVPWM。

  Uq为交轴，Ud为直轴，角度angle_e1是电机的电角度。
  一般应用直接设置Ud=0，通过控制Uq来控制磁场大小，控制angle来控制磁场方向；
  开环控制中，直接设置Uq = voltage_limit，按照固定的速度递增angle就是速度模式；递增angle到设定值就是角度模式。
  闭环控制中，angle来自编码器，根据编码器计算实际速度和位置，如果速度大于设定值，PID调小Uq降低速度，如果速度小于设定值，程序调大Uq增加速度。
 

2.2、极对数

  无刷电机转子中磁铁的对数就是极对数。

  电机转子转一圈，称为360°（或者叫2Pi）机械角度，转子转过一对磁极，称为360°电角度。
  如上图的7对极，电机需要转7X360电角度=360机械角度。SVPWM控制的angle为电角度，而编码器读到的是机械角度，所以需要把机械角度转为SVPWM可用的电角度。
 

2.3、开环控制

  SVPWM+设定的角度angle = 开环控制，

 

三、软件操作和程序下载

3.1、Keil编译生成hex文件

选择生成hex文件，如果是SWD下载可忽略此步。

3.2、FlyMcu下载

3.3、SimpleMotor准备

①、USB转串口的TXD接主板的RX1，USB转串口的RXD接主板的TX1，GND接GND，
②、电源电压小于15V，跳线帽短接，
③、Boot接跳线帽，上电进入下载模式，拿掉跳线帽，按复位键程序运行，
④、使用SWD接口下载不用操作Boot。
 

四、程序演示

开环控制尽快操作，注意电机发热情况，发热严重要立即断电

4.1、开环速度控制

4.1.1、打开工程

4.1.2、修改参数

  选择controller=Type_velocity_openloop;
  电源电压和极对数根据实际情况设置。
  voltage_limit在不了解电机性能的情况下从小逐渐增加，每次修改后注意工作电流和电机发热。如果电机功率较大而voltage_limit偏小，电机会转不动；如果voltage_limit偏大，电机会发热严重。
 

4.1.3、编译下载

  FlyMcu通过串口下载或者STlink通过SWD下载。串口下载需要Boot加跳线帽，下载完以后拿掉跳线帽按复位键运行。

4.1.4、串口发送指令

  常用的串口调试软件，在发送区敲回车，对应的16进制数据为0D 0A，也就是回车换行；Arduino IDE自带的串口监视器，输入指令点发送，只有16进制的0A。所以不能用Arduino IDE的软件给当前代码发送指令。
  发送指令，从低速开始逐渐增加，速度设置过快电机容易失步变成振动。速度单位为rad/s，6.28表示一圈每秒。

 

4.2、开环位置控制

4.2.1、打开工程

  和开环速度为同一个工程

4.1.2、修改参数

  选择controller=Type_angle_openloop;

4.1.3、编译下载

4.1.4、串口发送指令

  设定目标值，单位为rad，一圈=6.28rad。

 
本节源码下载：
链接：https://pan.baidu.com/s/1mvd5Wh1uBZz0FNXgE44tVA
提取码：d4q7
 
(完)
 
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请继续阅读相关文章：
SimpleFOC移植STM32（一）—— 简介
SimpleFOC移植STM32（二）—— 开环控制
SimpleFOC移植STM32（三）—— 角度读取