STM32如何實現(xiàn)電機控制1.ppt

1、STM32 馬達控制軟件介紹及開發(fā)套件的使用,2009年STM32 全國研討會,北京、深圳、上海、臺北、青島、重慶、南京、哈爾濱、武漢、福州、西安,2,演講內(nèi)容,STM32面向馬達控制的特性 STM32馬達控制軟件庫的介紹 FOC簡介 軟件庫特點 軟件庫結(jié)構(gòu) 軟件庫性能 馬達控制套件的使用 套件特點 套件功能 怎樣基于STM32馬達控制套件及軟件庫實現(xiàn)PMSM馬達的無傳感器模式控制 使用戶能在很短時間內(nèi)就能運轉(zhuǎn)自己的馬達,3,STM32面向馬達控制的特性,功能強勁的內(nèi)核 ARM Cortex-M3 1.25DMIPS/MHz，哈弗結(jié)構(gòu)，與ARM7相比性能提高30% 單周期乘法、硬件除法及乘累加

2、指令 代碼密度 Thumb-2指令集，與ARM7相比代碼密度提高30% NVIC：快速的中斷響應(yīng) 面向馬達控制的豐富的外設(shè),16位高級定時器 6通道三相互補PWM的產(chǎn)生，帶硬件死區(qū)，每個通道的極性獨立設(shè)定 時鐘為72MHz(13.9ns精度) 緊急故障輸入端口，可異步地關(guān)斷PWM的輸出 可觸發(fā)ADC的事件 16位通用定時器 霍爾、編碼器硬件接口,ADC 雙ADC或三ADC模塊 12 BIT精度，1MSps，每個通道的采樣時間可單獨編程 可由外部或定時器事件觸發(fā) DMA 通道分組：注入轉(zhuǎn)換組及常規(guī)轉(zhuǎn)換組 SCAN模式 多樣化的雙ADC模式,4,軟件庫FOC簡介,FOC(Field Oriente

3、d Control)，采用數(shù)學(xué)方法實現(xiàn)三相馬達的力矩和勵磁的解耦控制 定子電流被分解成： 勵磁電流Id：產(chǎn)生勵磁 交軸電流Iq：控制電磁力矩，類似于DC馬達的電樞電流 FOC算法優(yōu)點： 當(dāng)負載變化時，速度響應(yīng)快速而精確 馬達的瞬時效率得到優(yōu)化 能實現(xiàn)位置控制（通過瞬時力矩控制）,5,軟件庫 特點(1),針對無刷馬達控制的方案 有傳感器/無傳感器方案的實現(xiàn) 交流感應(yīng)馬達(帶速度反饋) PMSM馬達(無傳感器方案的實現(xiàn)) 特點 GUI用戶界面：產(chǎn)生軟件庫的頭文件 用戶調(diào)試界面(通過LCD及JOYSTICK)：可實時地調(diào)試PID及觀測器參數(shù) DAC功能：可實時地跟蹤某些重要的變量 以循序漸進的方式指

4、導(dǎo)用戶如何使用軟件庫來開發(fā)自己的項目 詳盡的用戶手冊 免費的軟件源代碼,6,軟件庫特點(2),特點(續(xù)) 優(yōu)化的PMSM馬達控制 不同的轉(zhuǎn)子位置反饋方法的實現(xiàn) Sensor模式：HALL(120度/60度)/ ENCODER Sensorless模式： Luenberger觀測器及PLL算法 馬達相電流采樣： 三電阻法 單電阻法：改善硬件成本 電流傳感器法 MTPAI-PMSM馬達的優(yōu)化控制 改進的弱磁控制算法：無須知道馬達的精確參數(shù) 電流前饋：可實現(xiàn)對DC BUS紋波的補償,7,軟件庫 特點(3)：GUI界面,通過直觀的界面配置軟件庫 輸入馬達及控制參數(shù)，可直接生成軟件庫的頭文件,8,軟件庫

5、特點(4)：實時調(diào)試界面,可實時地調(diào)節(jié)力矩環(huán)，勵磁環(huán)及速度環(huán)PID的參數(shù) 可實時地調(diào)節(jié)觀測器的增益參數(shù)(無傳感器模式下) 可實時地改變目標速度(速度控制模式下)或目標力矩及勵磁(力矩控制模式下) 進入弱磁控制區(qū)的上限電壓值的選擇 DC BUS電壓及功率板溫度監(jiān)控 DAC輸出變量的選擇,STM32 Motor Control PMSM FOC ver 1.0 Sensorless Demo Speed control mode TargetMeasured 02500 (rpm) 00000 Move Change,9,STM32 Motor Control PMSM FOC ver 1.0 S

6、ingal on PB0 Iqref Singal on PB1 Ia Move Change,軟件庫特點(5)：DAC功能,通過TIM3的兩個PWM通道實現(xiàn) 可通過LCD菜單實時地檢測兩個軟件變量 軟件脫機運行，避免使用仿真器運行時引起的驅(qū)動電路燒壞 可實時檢測馬達相電流，速度，轉(zhuǎn)子位置等 可在頭文件中通過條件編譯行禁止,10,軟件庫特點(6)：MTPA,MTPAI-PMSM(永磁體內(nèi)嵌式馬達：Ld Lq)的優(yōu)化控制 控制 力矩/電流比 最大化 提高效率,11,軟件庫特點(7)：循序漸進的開發(fā),通過頭文件STM32F10X_MCconf.h實現(xiàn) 一步一步地指導(dǎo)用戶進行項目的開發(fā) 通過條件編譯

7、避免包含不需要的代碼,/* Current sensing by ICS (Isolated current sensors) */ /#define ICS_SENSORS /* Current sensing by Three Shunt resistors */ #define THREE_SHUNT /* Position sensing by Incremental encoder */ /#define ENCODER /* Speed sensing by Hall sensors */ /#define HALL_SENSORS /* No speed sensors */ /#define NO_SPEED_SENSORS /#define VIEW_HALL_FEEDBACK /#define V