STM32如何实现电机控制.ppt

STM32 全国研讨会 14-25/09/2009 STM32 马达控制软件介绍及开发套件的使用 2009年STM32 全国研讨会 北京、深圳、上海、台北、青岛、重庆、南京、哈尔滨、武汉、福州、西安 * 演讲内容 STM32面向马达控制的特性 STM32马达控制软件库的介绍 FOC简介 软件库特点 软件库结构 软件库性能 马达控制套件的使用 套件特点 套件功能 怎样基于STM32马达控制套件及软件库实现PMSM马达的无传感器模式控制 使用户能在很短时间内就能运转自己的马达 * STM32面向马达控制的特性 功能强劲的内核 － ARM Cortex-M3 1.25DMIPS/MHz，哈弗结构，与ARM7相比性能提高30% 单周期乘法、硬件除法及乘累加指令 代码密度 Thumb-2指令集，与ARM7相比代码密度提高30% NVIC：快速的中断响应 面向马达控制的丰富的外设 16位高级定时器 6通道三相互补PWM的产生，带硬件死区，每个通道的极性独立设定 时钟为72MHz(13.9ns精度) 紧急故障输入端口，可异步地关断PWM的输出 可触发ADC的事件 16位通用定时器 霍尔、编码器硬件接口 ADC 双ADC或三ADC模块 12 BIT精度，1MSps，每个通道的采样时间可单独编程 可由外部或定时器事件触发 DMA 通道分组：注入转换组及常规转换组 SCAN模式 多样化的双ADC模式 * 软件库——FOC简介 FOC(Field Oriented Control)，采用数学方法实现三相马达的力矩和励磁的解耦控制 定子电流被分解成： 励磁电流Id：产生励磁 交轴电流Iq：控制电磁力矩，类似于DC马达的电枢电流 FOC算法优点： 当负载变化时，速度响应快速而精确 马达的瞬时效率得到优化 能实现位置控制（通过瞬时力矩控制） * 软件库 ——特点(1) 针对无刷马达控制的方案 – 有传感器/无传感器方案的实现 交流感应马达(带速度反馈) PMSM马达(无传感器方案的实现) 特点 GUI用户界面：产生软件库的头文件 用户调试界面(通过LCD及JOYSTICK)：可实时地调试PID及观测器参数 DAC功能：可实时地跟踪某些重要的变量 以循序渐进的方式指导用户如何使用软件库来开发自己的项目 详尽的用户手册 免费的软件源代码 * 软件库——特点(2) 特点(续) 优化的PMSM马达控制 不同的转子位置反馈方法的实现 Sensor模式：HALL(120度/60度)/ ENCODER Sensorless模式： Luenberger观测器及PLL算法 马达相电流采样： 三电阻法 单电阻法：改善硬件成本 电流传感器法 MTPA　－　I-PMSM马达的优化控制 改进的弱磁控制算法：无须知道马达的精确参数 电流前馈：可实现对DC BUS纹波的补偿 * 软件库 ——特点(3)：GUI界面 通过直观的界面配置软件库 输入马达及控制参数，可直接生成软件库的头文件 * 软件库——特点(4)：实时调试界面 可实时地调节力矩环，励磁环及速度环PID的参数 可实时地调节观测器的增益参数(无传感器模式下) 可实时地改变目标速度(速度控制模式下)或目标力矩及励磁(力矩控制模式下) 进入弱磁控制区的上限电压值的选择 DC BUS电压及功率板温度监控 DAC输出变量的选择 STM32 Motor Control PMSM FOC ver 1.0 Sensorless Demo Speed control mode Target Measured 02500 (rpm) 00000 ←→ Move ↑↓ Change * STM32 Motor Control PMSM FOC ver 1.0 Singal on PB0 Iqref Singal on PB1 Ia ←→ Move ↑↓ Change 软件库——特点(5)：DAC功能 通过TIM3的两个PWM通道实现 可通过LCD菜单实时地检测两个软件变量 软件脱机运行，避免使用仿真器运行时引起的驱动电路烧坏 可实时检测马达相电流，速度，转子位置等 可在头文件中通过条件编译行禁止 * 软件库——特点(6)：MTPA MTPA－I-PMSM(永磁体内嵌式马达：Ld Lq)的优化控制 控制 ‘力矩/电流比’ 最大化 提高效率 * 软件库——特点(7)：循序渐进的开发 通过头文件STM32F10X_MCconf.h实现 一步一步地指导用户进行项目的开发 通过条件编译避免包含不需要的代码 /************** Current sensing by ICS (Isolated current sensors) ************/ //#define ICS_SENSORS /**********