摘要 本篇笔记主要介绍,如何利用ST MCSDK实现直流无刷电机控制 2. 准备工作 1), IAR 8.3.1 2), 安装ST 电机控制MCSDK软件 ? 举例说明 ST的电机控制SDK主要是为现在应用越来越多的直流无刷电机BLDC和永磁同步地啊你PMSM的控制而开发的,提供库和源码两个版本,库版本随便下载使用,带源码的需要公司邮箱申请验证批准下载 ? 我们以F103为例以IHM07M1意法的小功率板为例来控制一个小直流无刷电机。电机参数如下 ? ? ? 4. 操作步骤 打开电机控制的workbench 软件,选取控制板和功率板,以及电机,如果是官方的板卡还可以使用motor profile自动识别电机参数,提高控制精度,如果是自制板卡需要自己清楚电机参数或者测量电机参数 可以看到成功实现了电机的控制,当然有兴趣的可以自己研究下FOC算法,实际的项目中,我们还要根据实际做一些修改,调试双环控制的PID参数,也支持三环控制。demo可以成功实现直流无刷电机的控制。 5.
序: 矢量控制的核心思想是为了简化无刷电机的控制模型,将一个需要换相的无刷电机通过各种算法变换,抽象为一个直流电机的控制模型,只需要控制简单的两个直流分量来控制无刷电机,其中Vq抽象为直流电机的两端电压 为了实现这个直流电机的控制模型,需要用到两个数学变换,即clarke变换和park变换。需要用到最原始的PID控制器等内容。
而 ODrive 是一款开源的高性能无刷电机驱动器,可以控制 两路 BLDC 电机,并且支持 霍尔传感器、编码器反馈,以及通过 PWM、串口、USB 与主控板通信。 校准 & 启动控制python复制编辑# 电机校准odrv.axis0.requested_state = AXIS_STATE_FULL_CALIBRATION_SEQUENCE# 进入闭环控制odrv.axis0 四、与 Arduino 或 Raspberry Pi 通信控制A. 通过 Python、Arduino 或 PWM 控制的方式,我们可以实现对两个 BLDC 电机的稳定驱动,满足大多数机器人的运动需求。 标签:ODrive、BLDC、无刷电机、机器人控制、Raspberry Pi、Python、Arduino
摘要 本篇笔记主要介绍,通过CAN通信控制两个直流无刷电机的快速开发和应用 2. 准备工作 IAR 8.3.1 3. 工程建立 这次工程以STM32F103RC为例用CAN驱动控制两路直流无刷电机,带霍尔传感器,TIM1和TIM8用来输出PWM,TIM2和TIM4用来接霍尔,采用6步法控制算法实现电机的换向和控制,电机的转速由霍尔信号计算 本系统通过CAN通信控制各个电机,系统多达10台电机,所有驱动板采用一拖二通用设计。软件也采用模块化设计。 5. 测试 ? 给定1200RPM(0x04B0) 转速测试 ? 如果精度在要求高,可以采用FOC控制,FOC算法复杂一些。这里不在赘述。
链接如下: JMT18F003PLUS单片机芯片手册,例程等资料下载 http://www.51hei.com/bbs/dpj-148985-1.html (出处: 51hei) 这里把这款芯片用于直流无刷电机控制的 简介 本应用笔记讨论了使用 JMT18F003 PLUS 控制芯片对无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor, BLDC)进行方波算法的控制。 2. 3.2 电机板使用注意点 由于下载串口的 RX管脚与滑阻管脚复用,在使用的时候只能二选一; 电机控制方式选择如图 2 所示,排针 J5、J6、J7 按图 2 左边方式短接则表示选择的电机控制方式为无感控制方式 ,按图 2右边方式短接则表示选择的电机控制方式为有感控制方式。 电机控制方式选择SENSORMODE选择为0时,表示选择无感控制电机的方式,主板需要按图 2 左边的排针接法连接;SENSORMODE 选择为 1 时,表示选择有感控制电机的方式,主板需要按图2右边的排针接法连接
,讲解的理论比较浅显易懂,旨在让初学者(象笔者本人)能够对无刷电机有一个比较快的认识,掌握基本原理和控制方法,可以在短时间内达到应用目的。 开门见山: 在讲解无刷电机的无霍尔传感器(以下简称无感)应用原理前,本文假设读者己对有感无刷电机的工作原理有所了解。 1.三相驱动桥 下图为无刷电机的三相全桥驱动电路,使用六个N沟道的MOSFET管(Q1~Q6)做功率输出元件,工作时输出电流可达数十安。 2.反电动势波形 上图所示为无刷电机运转中的理想反电动势波形,红线标出来的是反电动势的过零点。两个虚线间是60度电气角度,不要理解成电机的机械角度。 需要对相邻两个过零点之间的时间进行计时,因为无刷电机的转速是会变化的,相应的电周期也会变化。
作者:科采通 背景在机器人、自动化和高性能运动控制领域,ODrive Pro 提供了闭环速度、电流和位置控制能力,并支持高达数千瓦的 BLDC 电机驱动。 以 Reddit 上的一个案例为例:用户需要控制 T-Motor P80III 120KV 电机(3600W 峰值),ODrive Pro 性能满足要求,但价格太高。那么,是否有可行替代品? HD:更高功率支持 特点: 自带 VESC Tool GUI,调试方便 支持 UART / CAN / PWM 控制 庞大的滑板/机器人社区支持 极具性价比的 高功率无刷电机控制器 总结对比表项目ODrive ProMoteusVESC 6.6/HDMakerbase ODrive典型价格(RMB)¥1800+¥1000 左右¥400–800¥200–300控制方式FOC + 闭环控制 FOC + 高精度控制FOC + 可调电流控制FOC + 简化闭环电流支持> 50A20A 持续,50A 峰值60A 持续,200A 峰值30–50A 峰值通信接口USB / CAN / UARTCAN
由于无刷电机没有电刷进行自动换向,因此需要使用电子换向器进行换向。无刷直流电机驱动器实现的就是这个电子换向器的功能。 目前,主流的无刷直流电机的控制方式有3种:FOC(又称为矢量变频、磁场矢量定向控制)、方波控制(也称为梯形波控制、120°控制、6步换向控制)和正弦波控制。那么这3种控制方式都各有什么优缺点呢? 方波控制方式的优点是控制算法简单、硬件成本较低,使用性能普通的控制器便能获得较高的电机转速;缺点是转矩波动大、存在一定的电流噪声、效率达不到最大值。方波控制适用于对电机转动性能要求不高的场合。 显然,正弦波控制相比方波控制,其转矩波动较小,电流谐波少,控制起来感觉比较“细腻”,但是对控制器的性能要求稍高于方波控制,而且电机效率不能发挥到最大值。 FOC控制 正弦波控制实现了电压矢量的控制,间接实现了电流大小的控制,但是无法控制电流的方向。FOC控制方式可以认为是正弦波控制的升级版本,实现了电流矢量的控制,也即实现了电机定子磁场的矢量控制。
本文转自网络,版权归原作者所有 很早之前就想做一款无刷电机控制器,但忙于工作一直没有弄。最近有点时间画板、打样、焊接、调试,总算顺利的转起来了。 先来说下原理无刷电机,其实就是直流电机,和传统的DC电机是一样的,只是把有刷的电滑环变成了电子换向器。 ? 因为少了电滑环的摩擦,所以寿命静音方面有了很大的提升,转速也更高。 ? 而这也就是为什么基本所有的商业控制器全是nmos的原因。 但是,上臂用nmos存在一个问题vgs控制电压大与vcc 4v以上才能完全导通。 有感模式控制相对简单,3个霍尔传感器输出一般都是数字信号,分压后直接接单片机io。 ? 当然,控制方式上也就简单很多,三个霍尔接中断输入,在中断处理程序中根据组合状态换相,程序上也没什么复杂的。 3、进入闭环反馈:闭环反馈控制换相跟有感差不多一样。 ? 说到感应电动势,很多人不明白,先来说说电流。
区别于无刷电机,电刷装置是用来引入或引出电压和电流的。有刷电机是所有电机的基础,它具有启动快、制动及时、可在大范围内平滑地调速、控制电路相对简单等特点。 1.2、无刷电机工作原理 无刷电机中,换相的工作交由控制器中的控制电路(一般为霍尔传感器+控制器,更先进的技术是磁编码器)来完成。 ? ? 无刷电机采取电子换向,线圈不动,磁极旋转。 这些电路,就是电机控制器。无刷电机的控制器,还可以实现一些有刷电机不能实现的功能,比如调整电源切换角,制动电机,使电机反转,锁住电机,利用刹车信号,停止给电机供电。 无刷电机通常是数字变频控制,先将交流变成直流,直流再变成交流,通过频率变化控制转速,所以无刷电机在起动和制动时运行不平稳,振动大,只有在速度恒定时才会平稳。 ? 3、有刷电机与无刷电机调速方式的区别 实际上两种电机的控制都是调压,只是由于无刷直流采用了电子换向,所以要有数字控制才可以实现了,而有刷直流是通过碳刷换向的,利用可控硅等传统模拟电路都可以控制,比较简单
其中,使用直流电源驱动的电机称为直流电机,直流电机又可细分为直流有刷电机和直流无刷电机(BLDC)。 电刷,是区分“有刷”与“无刷”电机的关键,它是与换向器组合使用的电机组件,常见材质为金属和碳。 直流无刷电机 直流无刷电机使用永磁体作为转子,并配置电子电路替换电刷和换向器,用于检测转子的旋转状态,因此无刷电机需要驱动电路(驱动器)。无刷电机无须定期维护,同时也降低了电磁干扰和噪音。 直流无刷电机有外转子和内转子两大类。 外转子 内侧配置线圈,外侧配置永磁体,外侧永磁体旋转,可实现稳定旋转。 内转子 内侧配置永磁体,外侧配置线圈,内侧永磁体旋转,可实现精密控制。 拓邦电机成立于2006年,作为公司战略部门之一,事业部致力于研发、生产和销售直流无刷电机、空心杯电机及驱动器,并为客户提供一站式解决方案。 历经十几年高速发展,电机事业部已拥有深圳、越南两大生产基地,具备直流无刷内转子&外转子电机、空心杯有刷&无刷电机、开关磁阻电机等主流产品,并涵盖近百个产品平台,可满足客户的多样化需求。
控制电机及其应用[M]. 第一版. 3无刷直流电动机的控制技术 3.1控制系统原理 无刷直流电动机工作在由 位置传感器 控制 电子开关线路 开关通断 的 自控式变频方式下(自动完成),并不需要控制系统加以干预及控制;只要调节直流侧电压即可调节转速 3.2转速控制 无刷直流电动机的转速控制原理同有刷直流电动机,通过调节PWM实现对转速的控制。 电调内的单片机会通过PWM信号线接收启动、停止、制动信号,以控制马达的启动、停止和制动;接收正反转信号,用来控制逆变桥各功率管的通断,使马达产生连续转矩;接收速度指令和速度反馈信号,用来控制和调整马达转速 4接线 4.1无刷电机的接线 电源线: 霍尔传感器线: 4.2 FOC驱动器接线 4.3电调接线 电调的输入线与电池连接;电调的输出线(有刷电调为两根,无刷电调为三根)与电机连接
摘要 本篇笔记主要介绍,如何在STM32上如何通过DMA+ADC的模式快速采集直流无刷电机电流,本介绍是基于之前上篇推送《CAN通信控制一拖二直流无刷电机》的工程 2. 准备工作 1), IAR 8.3.1 2), 运行正常的直流无刷电机控制工程 3. 问题指出 在做电机控制的时候,我们的功率管开关频率很高,我们需要快速采集相电流,这次的工程是六步法控制直流无刷电机,如果快速的采集电机的相电流。 4. 其他采集可以用规则组,而这次采集相电流,我们使用规则组,两个PWM周期采集64个点,使用DMA来传输,不占用CPU资源,根据实际采集的测试,10k的开关频率,根据示波器的测试,可以完美复原波形,这样可以很好的去做保护和控制
JY02是国内研制的无刷电机驱动芯片,相比于之前的DRV11873,少了集成的MOSFET,只能通过外部扩展MOSFET驱动芯片和功率管达到功率输出的目的,虽然在电路设计上增加了复杂度,但可以极大的提高电机驱动的输出功率 微功能的驱动电路如下: 中功率的驱动电路如下: 这些都是硬件电路设计资料,关于如何使用STM32来控制和调节电机转速和检测电机转速等,我会在接下来的博客中详细说明。
迷你版双通道无刷电机驱动器 这块板子能干嘛呢?它可以同时驱动两个无刷电机和两个舵机。有点难懂?来看下面的例子。 比如通过控制电机1(下方),电机0(上方)也能随之驱动: ? FOC(Field-Oriented Control),直译是磁场定向控制,也被称作矢量控制(VC,Vector Control),是目前无刷直流电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)高效控制的最优方法之一 FOC旨在通过精确地控制磁场大小与方向,使得电机的运动转矩平稳、噪声小、效率高,并且具有高速的动态响应。 FOC算法可以对无刷电机进行力矩、速度和位置三个闭环控制,FOC驱动器可以驱动无刷电机在极地的转速下保持力矩,而且超高转速也完全能hold住。这也是无刷电机被广泛用于机器人项目的重要原因。 之所以全能,是因为除了机器人领域,力矩控制还可以用来模拟各种物理效果。 比如,可以将这个无刷电机模拟成各种旋钮的效果! 可以把它调整为带弹簧的旋钮: ?
一、项目简介 基于CH32V103单片机结合RTT开发一套无刷电机无感矢量控制器,使用无感矢量控制无刷电机具有噪音小、控制线性度好、电机效率高等优点。 使用三相全桥电路将直流电转换为交流电驱动无刷电机,利用串联电阻和差分采样电路采集UV两相的电流信号。使用滑膜观测和矢量控制完成对电机的闭环控制。 系统预留了一路串口,便于调试和后期加装无线控制模块。 二、硬件说明 该作品的硬件主要分为四个模块:主控、驱动、逆变和采样。 主控使用的是CH32V103开发板,使用TIM1产生三路互补PWM控制三相逆变桥。 驱动电路使用了三片IR2101S驱动芯片,可以直接驱动下桥MOS,上桥MOS则以自举的方式驱动。 矢量控制相关的内容网上较多,可以直接看代码(代码见附件) RTT中利用main_task进行参数的修改和启停的控制。 在interrupt中执行高频的控制代码。
直流电机具有优越的调速性能,控制性能好,调速范围宽,气动转矩大,低速性能好,运行平稳等特点。应用场合也非常广泛,直流有刷电机由于存在换向器,因而会导致不可靠源增加。 国内外对无刷直流电机的研究很多,从最初的方波无刷电机发展到正弦波无刷电机,其中正弦波无刷电机也称为 永磁同步电机(PMSM)。 下面视频为无刷直流电机的拆解图 视频内容 无刷直流电机的本质上是由电子逆变器驱动的有位置传感器反馈控制的交流同步电动机。 因此对于无刷直流电机,最好采购同一家公司的无刷电机以及相应的控制器。 根据电流驱动模式的不同可以将无刷直流电机划分为两大类: (1)方波驱动电机:一般被称为无刷直流电机(BLDC)或者电子换相直流电动机(ECM); (2) 正弦波驱动电机:永磁同步电动机(PMSM);正弦波驱动的直流无刷电机转矩波动小
1.电机控制是自动化控制领域重要一环。 2.目前直流无刷电机应用越来越广泛,如无人机、机械臂、云台、仿生机器人等等。 3.电机控制工程师薪水较高。 需要什么基础? 1.直流无刷电机应用越来越广泛,网上资料比较散落,因此想要出一篇系统性的教程,从头到尾,深入浅出,帮助初学者快速入门直流无刷电机控制。 由于其是机械换向,因此就带来一系列缺点,例如摩擦大,发热大,效率低等缺点 直流无刷电机简介 直流无刷电机通过使用电子器件代替机械换向,解决了直流有刷电机的缺点。 为了便于分析我们将直流无刷电机抽象出上图模式,定子由三个线圈组成,转子由一对磁极组成。通过改变ABC三者电流方向来改变定子产生的磁场方向,从而使磁铁转动起来。 第二章 六步换向控制方式 直流无刷电机六步换向 如上图所示,通过控制ABC三相电流方向我们可以控制直流无刷电机旋转,具体步骤如下: 步骤 A相电压 B相电压 C相电压 转子目标角度 1 + – 悬空
第二就是控制电机转速的调速器(Speed Controller),很久之前早期的调速器是使用舵机控制可调电阻拨片来实现,此类称为机械调速器,现已退出历史舞台,仅能在一些复刻车架包装盒或者说明书上看到其照片 有刷电调与无刷电调 有刷电调,说完有刷电机,自然要提及到有刷电调,有刷电调就是用来控制有刷电机转速的设备了。 有刷电调往往只有4根线,2根是输入电源端,接到正负极。 另外2根则是控制电机转速的输出端,接到电机的2个电极上。通过改变电流/电压以及传导方向就可以实现对转速以及正反的控制。 无感电机,在启动时由于不知道转子磁极位置,只能随机变换电流,类似于“蒙”,总有一个时候转子会转动起来,而转子转动起来之后,就能靠线圈上的电流变化来计算转子的位置,从而控制电流与方向。 但是对于有感电机,由于电调是随时知道磁极位置,会准确地控制信号,因此有感状态下,是严禁接错ABC的顺序。
之后又研究电调,感觉有点味道了,毕竟控制,是每个蓝孩子的梦想,按照我的做法,我想直接看源码,但是草率了。 因为在本末的时候有见到很多正在安装的电机,涉及商业机密了,不让拍照,但是在我看来就是一种无刷电机的模型,只不过这个电机将参数优化到登峰造极的一种地步。比如材料,绕匝数,磁隙间距等,都优化过。 不如我们跳出这个事情本身来思考,假如我们确实是难以逾越电机学本身这个大山,那不妨想着如何控制它便是一条正道。SO,电机控制算法这个Titel就出现了。 机器人关节(FOC控制下的无刷电机不像舵机关节那么僵硬,更接近于生物的关节,有弹力) 无人机(FOC调速的无人机电机比普通电调调速的无人机电机更加平滑稳定,并且能够快速对突发情况作出调整) 云台(FOC调速下的无刷电机实时响应更迅速,过度更加平滑) 总之就是一个驱动器的算法,这种东西搞起来纯理论还有点枯燥,所以我早早的就准备了: 一套FOC的控制器 而且还有相应的Simple FOC