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有FOC的控制方案参考吗

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楼主
之前看到有送电机控制板,不知道有没有FOC控制方案参考一下。

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沙发
21mengnan| | 2025-5-30 12:10 | 只看该作者
电机群里发的有。

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板凳
bestwell| | 2025-6-4 08:34 | 只看该作者
FOC 是一种高性能的电机控制算法,通过将定子电流分解为励磁分量(d 轴)和转矩分量(q 轴),实现对电机转矩的精确控制。相比传统控制方法,FOC 具有更低的转矩脉动、更高的效率和更宽的调速范围。

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地板
wilhelmina2| | 2025-6-4 09:53 | 只看该作者
使用正弦波PWM(SPWM)或空间矢量PWM(SVPWM)生成PWM信号来控制逆变器的开关。

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5
zerorobert| | 2025-6-4 12:31 | 只看该作者
开源 FOC 库:SimpleFOC

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6
tabmone| | 2025-6-4 14:01 | 只看该作者
选择一个适合应用的电机,如三相无刷直流(BLDC)电机或永磁同步(PMSM)电机。

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7
lzbf| | 2025-6-4 16:39 | 只看该作者
初始化:配置 ADC、定时器、编码器接口,设置 PI 控制器参数。
采样:通过 ADC 采集三相电流,通过编码器或霍尔传感器获取转子位置。
坐标变换:
Clarke 变换:将三相电流 (a,b,c) 转换为两相静止坐标系 (α,β)。
Park 变换:将 αβ 坐标系转换为旋转坐标系 (d,q),实现磁场定向。
电流控制:
d 轴电流控制:通常目标值为 0(最大转矩 / 电流比控制)。
q 轴电流控制:控制电机输出转矩。
逆变换与 PWM 生成:
逆 Park 变换:将 d,q 轴电压转换回 α,β 轴。
SVPWM:生成三相 PWM 波形,驱动功率模块。

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8
louliana| | 2025-6-5 11:43 | 只看该作者
设计或选择一个适合电机的驱动器,能够接收PWM信号并驱动电机。

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9
xiaoyaodz| | 2025-6-6 12:13 | 只看该作者
​​SimpleFOC​​(Arduino库)

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biechedan| | 2025-6-6 15:06 | 只看该作者
无传感器FOC控制方案              

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11
robincotton| | 2025-6-8 20:45 | 只看该作者
实现速度环和位置环,通过检测电机编码器信号进行负反馈PI调节,其环内PI输出直接作为电流环的给定。

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12
yangxiaor520| | 2025-6-8 21:11 | 只看该作者
网上很多基于其他平台的控制算法,可以拿来参考一下。

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13
hearstnorman323| | 2025-6-8 23:52 | 只看该作者
包含过压保护、欠压保护、过流保护、FO保护(大电流冲击触发硬件过流保护,系统不重启)、堵转保护、缺相保护、过温保护等。

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adolphcocker| | 2025-6-10 10:36 | 只看该作者
《永磁同步电机矢量控制》              

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lzbf| | 2025-6-10 12:26 | 只看该作者
// FOC控制核心参数
typedef struct {
    float i_d;          // d轴电流
    float i_q;          // q轴电流
    float i_d_ref;      // d轴电流参考值
    float i_q_ref;      // q轴电流参考值
    float v_d;          // d轴电压
    float v_q;          // q轴电压
    float v_alpha;      // α轴电压
    float v_beta;       // β轴电压
    float i_alpha;      // α轴电流
    float i_beta;       // β轴电流
    float theta;        // 电气角度
    float omega;        // 电气角速度
    float Kp_id, Ki_id; // d轴电流PI参数
    float Kp_iq, Ki_iq; // q轴电流PI参数
    float Kp_speed, Ki_speed; // 速度PI参数
    float speed_ref;    // 速度参考值
    float speed;        // 实际速度
    uint16_t adc_data[3]; // ADC采样数据
} FOC_HandleTypeDef;

// FOC初始化函数
void FOC_Init(FOC_HandleTypeDef *foc) {
    // 初始化PI控制器参数
    foc->Kp_id = 5.0f;
    foc->Ki_id = 100.0f;
    foc->Kp_iq = 5.0f;
    foc->Ki_iq = 100.0f;
    foc->Kp_speed = 0.5f;
    foc->Ki_speed = 5.0f;
   
    // 初始化参考值
    foc->i_d_ref = 0.0f;
    foc->i_q_ref = 0.0f;
    foc->speed_ref = 0.0f;
   
    // 初始化定时器和ADC
    TIMER_PWM_Init();
    ADC_Init();
    Encoder_Init();
}

// 坐标变换:Clarke变换 (abc -> αβ)
void Clarke_Transform(FOC_HandleTypeDef *foc) {
    // 读取ADC采样值并转换为实际电流值
    float i_a = (float)foc->adc_data[0] * ADC_SCALE - CURRENT_OFFSET;
    float i_b = (float)foc->adc_data[1] * ADC_SCALE - CURRENT_OFFSET;
   
    // Clarke变换公式
    foc->i_alpha = i_a;
    foc->i_beta = (i_a + 2*i_b) * 0.57735f; // 1/√3 ≈ 0.57735
}

// 坐标变换:Park变换 (αβ -> dq)
void Park_Transform(FOC_HandleTypeDef *foc) {
    float sin_val = sinf(foc->theta);
    float cos_val = cosf(foc->theta);
   
    // Park变换公式
    foc->i_d = foc->i_alpha * cos_val + foc->i_beta * sin_val;
    foc->i_q = -foc->i_alpha * sin_val + foc->i_beta * cos_val;
}

// PI控制器:电流环
void Current_PI_Control(FOC_HandleTypeDef *foc) {
    static float i_d_error_integral = 0.0f;
    static float i_q_error_integral = 0.0f;
   
    // 计算电流误差
    float i_d_error = foc->i_d_ref - foc->i_d;
    float i_q_error = foc->i_q_ref - foc->i_q;
   
    // 积分项限幅
    i_d_error_integral += i_d_error * SAMPLING_TIME;
    i_q_error_integral += i_q_error * SAMPLING_TIME;
   
    // 积分限幅
    if (i_d_error_integral > INTEGRAL_LIMIT) i_d_error_integral = INTEGRAL_LIMIT;
    if (i_d_error_integral < -INTEGRAL_LIMIT) i_d_error_integral = -INTEGRAL_LIMIT;
    if (i_q_error_integral > INTEGRAL_LIMIT) i_q_error_integral = INTEGRAL_LIMIT;
    if (i_q_error_integral < -INTEGRAL_LIMIT) i_q_error_integral = -INTEGRAL_LIMIT;
   
    // 计算电压输出
    foc->v_d = foc->Kp_id * i_d_error + foc->Ki_id * i_d_error_integral;
    foc->v_q = foc->Kp_iq * i_q_error + foc->Ki_iq * i_q_error_integral;
   
    // 电压限幅(根据DC母线电压调整)
    float v_limit = DC_BUS_VOLTAGE * 0.577f; // 最大线电压 = DC_BUS_VOLTAGE * √3/3
    float v_mag = sqrtf(foc->v_d * foc->v_d + foc->v_q * foc->v_q);
   
    if (v_mag > v_limit) {
        float scale = v_limit / v_mag;
        foc->v_d *= scale;
        foc->v_q *= scale;
    }
}

// 坐标变换:逆Park变换 (dq -> αβ)
void Inverse_Park_Transform(FOC_HandleTypeDef *foc) {
    float sin_val = sinf(foc->theta);
    float cos_val = cosf(foc->theta);
   
    // 逆Park变换公式
    foc->v_alpha = foc->v_d * cos_val - foc->v_q * sin_val;
    foc->v_beta = foc->v_d * sin_val + foc->v_q * cos_val;
}

// SVPWM(空间矢量脉宽调制)生成
void SVPWM_Generate(FOC_HandleTypeDef *foc) {
    // 归一化电压
    float v_alpha_norm = foc->v_alpha * (2.0f / DC_BUS_VOLTAGE);
    float v_beta_norm = foc->v_beta * (2.0f / DC_BUS_VOLTAGE);
   
    // 计算扇区
    float U1 = v_beta_norm;
    float U2 = -0.5f * v_beta_norm - 0.866f * v_alpha_norm;
    float U3 = -0.5f * v_beta_norm + 0.866f * v_alpha_norm;
   
    uint8_t sector = 1;
    if (U1 <= 0) sector += 4;
    if (U2 <= 0) sector += 2;
    if (U3 <= 0) sector += 1;
   
    // 计算各相占空比
    float T1, T2, T0;
    float Ta, Tb, Tc;
   
    switch (sector) {
        case 1: // 扇区1
            T1 = v_beta_norm - 0.577f * v_alpha_norm;
            T2 = 1.155f * v_alpha_norm;
            break;
        case 2: // 扇区2
            T1 = -0.577f * v_alpha_norm - 0.5f * v_beta_norm;
            T2 = 0.577f * v_alpha_norm - 0.5f * v_beta_norm;
            break;
        case 3: // 扇区3
            T1 = -1.155f * v_alpha_norm;
            T2 = 0.577f * v_alpha_norm + 0.5f * v_beta_norm;
            break;
        case 4: // 扇区4
            T1 = -0.577f * v_alpha_norm - 0.5f * v_beta_norm;
            T2 = -0.577f * v_alpha_norm + 0.5f * v_beta_norm;
            break;
        case 5: // 扇区5
            T1 = -1.155f * v_alpha_norm;
            T2 = -0.577f * v_alpha_norm - 0.5f * v_beta_norm;
            break;
        case 6: // 扇区6
            T1 = 0.577f * v_alpha_norm - 0.5f * v_beta_norm;
            T2 = -0.577f * v_alpha_norm - 0.5f * v_beta_norm;
            break;
        default:
            T1 = 0;
            T2 = 0;
            break;
    }
   
    // 计算零矢量时间
    T0 = 1.0f - T1 - T2;
   
    // 确保时间非负
    if (T0 < 0) {
        float scale = 1.0f / (T1 + T2);
        T1 *= scale;
        T2 *= scale;
        T0 = 0;
    }
   
    // 计算三相占空比(中心对齐PWM)
    Ta = (T1 + T2 + T0/2) * PWM_PERIOD;
    Tb = (T2 + T0/2) * PWM_PERIOD;
    Tc = (T0/2) * PWM_PERIOD;
   
    // 更新PWM比较值
    TIM_SetCompare1(TIM1, Ta);
    TIM_SetCompare2(TIM1, Tb);
    TIM_SetCompare3(TIM1, Tc);
}

// 速度环PI控制
void Speed_PI_Control(FOC_HandleTypeDef *foc) {
    static float speed_error_integral = 0.0f;
   
    // 计算速度误差
    float speed_error = foc->speed_ref - foc->speed;
   
    // 积分项累积
    speed_error_integral += speed_error * SAMPLING_TIME;
   
    // 积分限幅
    if (speed_error_integral > SPEED_INTEGRAL_LIMIT)
        speed_error_integral = SPEED_INTEGRAL_LIMIT;
    if (speed_error_integral < -SPEED_INTEGRAL_LIMIT)
        speed_error_integral = -SPEED_INTEGRAL_LIMIT;
   
    // 计算q轴电流参考值
    foc->i_q_ref = foc->Kp_speed * speed_error + foc->Ki_speed * speed_error_integral;
   
    // 电流限幅
    if (foc->i_q_ref > CURRENT_LIMIT) foc->i_q_ref = CURRENT_LIMIT;
    if (foc->i_q_ref < -CURRENT_LIMIT) foc->i_q_ref = -CURRENT_LIMIT;
}

// FOC主控制循环(在定时器中断中调用)
void FOC_MainControlLoop(FOC_HandleTypeDef *foc) {
    // 1. 读取ADC采样值
    ADC_Read(foc->adc_data);
   
    // 2. 读取编码器位置
    Update_EncoderPosition(&foc->theta, &foc->omega);
   
    // 3. Clarke变换: abc -> αβ
    Clarke_Transform(foc);
   
    // 4. Park变换: αβ -> dq
    Park_Transform(foc);
   
    // 5. 速度环PI控制(仅在速度控制模式下)
    Speed_PI_Control(foc);
   
    // 6. 电流环PI控制
    Current_PI_Control(foc);
   
    // 7. 逆Park变换: dq -> αβ
    Inverse_Park_Transform(foc);
   
    // 8. SVPWM生成
    SVPWM_Generate(foc);
}

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16
jonas222| | 2025-6-10 15:57 | 只看该作者
三相电流采样 → Clarke变换 → Park变换 → PI调节 → 逆Park变换 → SVPWM生成

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17
alvpeg| | 2025-6-10 18:08 | 只看该作者
FOC特别适用于需要高动态性能和精确控制的应用,如伺服系统和高性能驱动器。

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18
robertesth| | 2025-6-10 20:20 | 只看该作者
FOC(磁场定向控制)的核心是通过 ​​坐标变换​​ 将三相电机电流分解为 ​​直轴(d轴)​​ 和 ​​交轴(q轴)​​ 分量,分别控制磁链和转矩,实现高效、低噪声的电机驱动。

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19
OKAKAKO| | 2025-6-10 21:39 | 只看该作者
参考官方的案例程序

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20
hudi008| | 2025-6-10 22:30 | 只看该作者
https://github.com/simplefoc/SimpleFOC

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