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基于Micochip平台的无人机云台方案介绍 时间：2015-12-31 来源：贝能电子(福建)有限公司上海分公司 作者：江火明 标签： 无人机云台 FOC 电机驱动 无人机云台立足于无人机的高空操控优势，通过航空摄影系统立体测绘地面图像或者准确操控附带设备的装置。主要功能是利用高精度电机控制系统，实现设备对X,Y,Z三维空间的精准角度控制。通常摄像系统还需要与飞控系统结合，达到画面防抖的效果，同时实现角度控制。飞控系统和云台系统最终性能效果也是有很大关系的，本文不做介绍。云台控制的核心为两大部分：电机控制和角度控制。电机控制包括MCU及功率器件，角度控制则包括编码器的操作等。方案介绍： 框图：
MCU：采用Microchip高集成度高性能dsPIC33EPXXMC系列16bit 单片机，内部集成运放，比较器，CAN通讯模块，电机驱动模块等，70MIPS的运算速率可以轻松实现FOC电机驱动算法。针对FOC算法，Microchip提供开源代码，通过SMC(滑动模式控制器)控制算法实现对电机环路的PI调节，达到平滑控制效果，减少转矩脉动和噪声，扩大转速范围，做到真正的FOC控制。file:///C:/Users/BN/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.jpg
dsPIC33EPXXMC系列MCU，是Microchip新推出的专用针对于高性能电机驱动的应用，最大支持512 KB闪存、48 KB RAM和4个运算放大器。该系列还具有其他特性：可利用12个电机控制PWM通道（6对）、两个12位ADC、多个32位正弦编码器接口和两个CAN模块，实现有效的双电机控制。带有两个独立ADC模块的增强型模拟功能。这两个ADC均可配置为10位1.1 Msps四路采样保持ADC或12位500 ksps一路采样保持ADC，最多有49个通道。对于同时需要数个具有多路采样保持的高精度ADC和DSP处理功能的高级传感器应用，可采用集成了上述模拟功能的全新器件来实现.针对这类电机应用，Microchip提供一些系列参考设计及驱动代码，为设计者加快入门速度，缩短开发周期，降低产品不良风险。
内嵌DMCI的开发环境，可以让用户很方面实现对FOC算法的方便调整。 以上代码都可以从官方网站下载； 功率部分： 功率部分主要是采用infinion公司的预驱取动IC IR2003S及IRFHM8363,实现电机的高效稳定控制，同时使整个方案体积更小，成本更低。 本方案功率部分采用分离方案来设计，可以大大降低系统成本。IR2003S为市场占用率很高的驱动芯片；而IRFHM8363为dual N Mosfet，3.3*3.3mm的封装让系统体积变小，低RDS*Qg也是该产品的另一大优势。 编码器部分： 编码磁采用AMS公司的磁传感器AS5600.AS5600主要是通过固定在电机转子轴上的1对磁极的转动，形成旋转磁场，将AS5600处于旋转磁场中通过检测磁场的特性来确定转子的绝对及相对位置，从而达到高精度控制的效果。实际最高精度可达0.1度以上。
AS5600将替代传统的光编及电位器，实现非接触，安装更方便，低成本，高效率，高精度控制，为无人机云台提供的一个更为合理的选择。 总结： 该方案目前已经在一些大的公司FOC云台项目中应用并批量，稳定性得到很好验证，比传统方波云台有更好的控制效果，使客户的产品性能得到进一步提升。
以上方案可以申请DMEO及相关资料。
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