關(guān)于無(wú)刷電機(jī)FOC驅(qū)動(dòng)算法的研究-v6

摘要近些年來(lái)，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)得到了迅速發(fā)展，很多技術(shù)產(chǎn)品也隨著成產(chǎn)，但是，人們對(duì)產(chǎn)品性能的要求也愈加高。無(wú)刷直流電機(jī)是很多技術(shù)產(chǎn)品的核心部分，遍及于交通工具和工業(yè)設(shè)備等各個(gè)高新技術(shù)領(lǐng)域，相對(duì)于傳統(tǒng)的控制方法，F(xiàn)OC具有效率高，噪聲小，響應(yīng)快等特點(diǎn)，因此近年來(lái)FOC算法發(fā)展非常迅速。本文主要提出一種控制無(wú)刷直流電機(jī)的算法，通過(guò)對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)，嘗試應(yīng)用STM32達(dá)到FOC驅(qū)動(dòng)控制板的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)FOC控制算法中的主要公式。通過(guò)FOC算法控制無(wú)刷直流電機(jī)，既避免傳統(tǒng)無(wú)刷直流電機(jī)的控制算法的不足，又提高電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)作效率；此外，F(xiàn)OC再結(jié)合無(wú)位置傳感器算法，使得控制效能提高，減少了工藝成本，增大應(yīng)用范圍。關(guān)鍵詞：FOC；無(wú)刷電機(jī)；STM32；無(wú)位置傳感器；電機(jī)參數(shù)AbstractInrecentyears,thehigh-techindustryhasdevelopedrapidly,andalotoftechnicalproductshavebeenproducedalongwithit.Brushlessdcmotoristhecorepartofmanytechnicalproducts,coveringvarioushigh-techfieldssuchastransportationvehiclesandindustrialequipment.Comparedwithtraditionalcontrolmethods,FOChasthecharacteristicsofhighefficiency,lownoiseandfastresponse.Therefore,FOCalgorithmhasdevelopedrapidlyinrecentyears.Thispapermainlyproposesanalgorithmtocontrolthebrushlessdcmotor.Throughtheframedesignofthebrushlessdcmotorcontrolsystem,ittriestouseSTM32toachievetheFOCdrivecontrolpanel,andthendeducesthemainformulaoftheFOCcontrolalgorithm.ThebrushlessdcmotoriscontrolledbyFOCalgorithm,whichnotonlyavoidstheshortageofthetraditionalbrushlessdcmotorcontrolalgorithm,butalsoimprovestheoperationefficiencyofthemotorsystem.Inaddition,FOCcombinedwithsensorlessalgorithmimprovescontrolefficiency,reducesprocesscostandincreasesapplicationscope.Keywords:FOC；BLDCM；STM32；Sensorless；MotorParameter目錄1.緒論…………11.1研究背景………………11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀………11.3選題背景和研究?jī)?nèi)容…………………21.4論文結(jié)構(gòu)………………22.無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)………42.1無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)…………………42.1.1機(jī)械結(jié)構(gòu)主體……………………42.1.2無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分…………52.2無(wú)刷直流電機(jī)的控制原理……………52.3無(wú)刷直流電機(jī)電流采樣………………62.4無(wú)刷直流電機(jī)起動(dòng)……………………92.4.1三段式起動(dòng)法……………………92.5自動(dòng)測(cè)量電機(jī)參數(shù)……………………92.5.1繞組電阻…………102.5.2線圈電感…………102.5.3電機(jī)慣性…………102.5.4電機(jī)的摩擦力矩和阻尼系數(shù)……112.5.5測(cè)量電機(jī)極對(duì)數(shù)…………………113.無(wú)感磁場(chǎng)定向控制（FOC）算法基本原理………………123.1坐標(biāo)變換………………123.1.1CLARK變換………123.1.2PARK變換…………133.1.3PARK反變換………133.2SVPWM…………………133.2.1SVPWM控制原理…………………143.2.2SVPWM算法分析…………………163.3無(wú)位置傳感器算法……………………173.3.1反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)法…………………173.3.2龍伯格狀態(tài)觀測(cè)器………………183.3.3高頻注入法………194.無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)……204.1整體硬件平臺(tái)…………204.1.1主控板……………204.1.2驅(qū)動(dòng)板……………224.1.3無(wú)刷直流電機(jī)……………………255.無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的軟件平臺(tái)……265.1整體軟件平臺(tái)…………265.1.1初始化…………275.1.2電機(jī)起動(dòng)………285.1.3CLARK變換……………………315.1.4PARK變換………315.1.5反PARK變換…………………325.1.6檢測(cè)電機(jī)繞組電阻……………325.1.7SVPWM…………336.測(cè)試結(jié)果…………………376.1測(cè)量電機(jī)參數(shù)………376.2電機(jī)起動(dòng)……………376.3改變電機(jī)速度………386.4測(cè)試結(jié)果分析………39總結(jié)與展望……………………40參考文獻(xiàn)………………………41致謝……………43插圖目錄圖1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及流程………2圖2.1無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)…………………4圖2.2繞組的上下橋結(jié)構(gòu)……………………6圖2.3三相DutyCycle變化情況……………7圖2.4情形一各相變化情況…………………7圖2.5情形二各相變化情況…………………8圖2.6情形三各相變化情況…………………8圖2.7情形四各相變化情況…………………9圖3.1第一扇區(qū)例子…………15圖4.1整體硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖…………………20圖4.2主控板電路……………21圖4.3外部選擇電源電路……………………21圖4.4LD1117穩(wěn)壓器電路……………………22圖4.5L39050穩(wěn)壓器電路……………………22圖4.6功率驅(qū)動(dòng)電路…………23圖4.7電流檢測(cè)電路…………24圖4.8電流保護(hù)電路…………25圖4.9反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路……………………25圖4.10三相無(wú)刷直流電機(jī)…………………25圖5.1keil軟件工程…………26圖5.2FOC運(yùn)行流程圖………27圖6.1自動(dòng)測(cè)量電機(jī)參數(shù)……………………37圖6.2設(shè)定速度………………38圖6.3正反轉(zhuǎn)速度設(shè)定………38圖6.4設(shè)定速度為零…………39圖6.5測(cè)量速度為零…………39表目錄表3.1各相狀態(tài)及對(duì)應(yīng)幅值?！?4表3.2根據(jù)扇區(qū)切換開關(guān)順序……………16表3.3扇區(qū)分布情況………16廣東東軟學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）.緒論1.1研究背景由于無(wú)刷直流電機(jī)擁有控制精度高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，并且還保留有刷直流電機(jī)的一些機(jī)械優(yōu)勢(shì)，因此已經(jīng)普及在各種各樣的工業(yè)領(lǐng)域，如汽車行業(yè)、自動(dòng)化控制和航空航天等[1]。但是，人們對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的控制設(shè)計(jì)條件也愈高，要求生產(chǎn)成本低，高的控制性能[2]。方波控制是無(wú)刷直流電機(jī)最常見(jiàn)的控制方式，這種控制方式雖然容易，但是在使用120°方波方式啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，波動(dòng)和噪聲會(huì)比較大[3,4]。而FOC是基于正弦波控制的一種算法，它既解決了方波運(yùn)行無(wú)刷直流電機(jī)的噪聲問(wèn)題，也使得電機(jī)的速度控制變得快速且準(zhǔn)確[5]。無(wú)位置傳感器控制算法的出現(xiàn)更是解決了傳統(tǒng)有位置傳感器的一系列不足和麻煩，在負(fù)載不大的起動(dòng)條件下，無(wú)位置傳感器控制算法成為一種更好的選擇[6]。另外，如果將FOC結(jié)合無(wú)傳感器算法將會(huì)很大程度擴(kuò)大了無(wú)刷直流電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，并且提高控制系統(tǒng)的性能。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀早些年前，有刷直流電機(jī)在運(yùn)動(dòng)控制起到主導(dǎo)作用，但是它有機(jī)械換向的問(wèn)題，限制了它許多的應(yīng)用范圍。人們?yōu)榱私鉀Q這個(gè)問(wèn)題，進(jìn)行了不少研究。在1955年，美國(guó)學(xué)者D.Harrison提出了一種機(jī)械電刷。在1978年，MAC經(jīng)典無(wú)刷直流電機(jī)的出現(xiàn)標(biāo)志了電子換相的無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)入真正應(yīng)用時(shí)期。隨著人們的不斷探索和科技的不斷進(jìn)步，新材料產(chǎn)業(yè)和微電子產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步完善，先后出現(xiàn)了方波控制技術(shù)和正弦波控制技術(shù)。由于無(wú)刷直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)特性，前景較為樂(lè)觀，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，國(guó)際上也大大加強(qiáng)了對(duì)其研究，特別是日本和美國(guó)等一些西方國(guó)家都具有先進(jìn)的電機(jī)制造裝置和控制算法,目前無(wú)刷直流電機(jī)控制轉(zhuǎn)速技術(shù)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一[7]。而對(duì)于國(guó)內(nèi)，二十世紀(jì)70年代初期才啟動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的研究工作，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的元器件制作工藝水平較低，與國(guó)際上的研究水平差距甚大。經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)科技水平不斷地升級(jí)，無(wú)刷直流電機(jī)已經(jīng)達(dá)到可以應(yīng)用在航空航天，工業(yè)自動(dòng)化及軍事等領(lǐng)域。當(dāng)前，我國(guó)已是世界最大的永磁體生產(chǎn)供應(yīng)商，雖然中國(guó)在世界無(wú)刷直流電機(jī)產(chǎn)業(yè)的所占份額逐漸增大，但是在技術(shù)創(chuàng)新能力上與世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家還是存在一定的距離。1.3選題背景和研究?jī)?nèi)容近些年來(lái)，無(wú)刷直流電機(jī)普及很多領(lǐng)域，其應(yīng)用主要體現(xiàn)在半導(dǎo)體、交通、電子、機(jī)器人和工業(yè)等行業(yè)。但是，BLDCM控制存在著轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問(wèn)題，而磁場(chǎng)定向控制（FOC）的提出能很好地處理該問(wèn)題，它讓電機(jī)運(yùn)行更平穩(wěn)[8]。傳統(tǒng)的檢測(cè)電機(jī)運(yùn)動(dòng)位置采用機(jī)械上的安裝，增大了生產(chǎn)成本和縮小應(yīng)用范圍。因此提出無(wú)位置傳感器控制技術(shù)是有必要的，另外，通過(guò)自動(dòng)獲取電機(jī)運(yùn)行參數(shù)等信息來(lái)獲知該電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況的無(wú)位置傳感器控制技術(shù)[9]會(huì)提高電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性能。1.4論文結(jié)構(gòu)本文主要嘗試應(yīng)用STM32核心板實(shí)現(xiàn)FOC結(jié)合無(wú)位置傳感器算法驅(qū)動(dòng)控制板，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)FOC控制算法中的主要公式，總的流程如圖1.1所示。文章分為六個(gè)章節(jié)，每個(gè)章節(jié)的內(nèi)容如下面的介紹：圖圖1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及流程STM32核心板第一章為緒論部分，介紹了以無(wú)刷直流電機(jī)控制為研究的背景和意義，對(duì)國(guó)內(nèi)外發(fā)展史以及研究情況進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。第二章介紹了無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理，并介紹了電流采樣和自動(dòng)測(cè)量電機(jī)參數(shù)的一些方法。第三章介紹了無(wú)感磁場(chǎng)定向控制（FOC）算法基本原理，嘗試推導(dǎo)其中主要數(shù)學(xué)公式。第四章闡述了無(wú)刷直流電機(jī)控制的實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)，介紹了各部分硬件電路構(gòu)造及作用。第五章針對(duì)了無(wú)刷直流電機(jī)控制的實(shí)驗(yàn)軟件平臺(tái)，主要介紹了軟件平臺(tái)的結(jié)構(gòu)及FOC算法的核心部分。第六章總結(jié)了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，并對(duì)本系統(tǒng)的不足提出改進(jìn)，望能夠在未來(lái)進(jìn)一步完善。本文重點(diǎn)磁場(chǎng)定向控制（FOC）算法和無(wú)位置傳感器算法的研究。2.無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理無(wú)刷直流電機(jī)解決了有刷直流電機(jī)機(jī)械換向的帶來(lái)的許多問(wèn)題，但是這也增強(qiáng)了控制電機(jī)難度[10]，因此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)了無(wú)刷直流電機(jī)的機(jī)械特性在不同應(yīng)用中也提出不同的控制算法和改進(jìn)措施[11]。本章主要從無(wú)刷直流電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)主體開始，然后介紹基本工作原理，進(jìn)一步介紹一些電流采樣和控制算法。對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的研究主要結(jié)構(gòu)包括硬件部分和軟件部分。硬件部分主要包括無(wú)刷直流電機(jī)機(jī)械組成和驅(qū)動(dòng)器等。軟件部分主要是無(wú)刷直流電機(jī)的控制算法等。2.1無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)包括永磁磁鋼轉(zhuǎn)子、繞組線圈定子等機(jī)械結(jié)構(gòu)主體、位置傳感器、控制部分和驅(qū)動(dòng)部分。圖圖2.1無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)控制部分2.1.1機(jī)械結(jié)構(gòu)主體主體主要是由轉(zhuǎn)子和定子組成。根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可分為內(nèi)轉(zhuǎn)子無(wú)刷直流電機(jī)和外轉(zhuǎn)子無(wú)刷直流電機(jī)。外轉(zhuǎn)子無(wú)刷直流電機(jī)的定子位于電機(jī)內(nèi)部，永磁體轉(zhuǎn)子位于電機(jī)外部連同電機(jī)的輸出旋轉(zhuǎn)軸心。內(nèi)轉(zhuǎn)子無(wú)刷直流電機(jī)則相反，定子位于電機(jī)外殼，而轉(zhuǎn)子位于中心內(nèi)部且連同輸出旋轉(zhuǎn)軸心鐵芯，線圈和一些零部件組成定子，其中定子線圈在無(wú)刷直流電機(jī)組成結(jié)構(gòu)中是非常重要的。在無(wú)刷直流電機(jī)控制環(huán)節(jié)中，定子線圈會(huì)在通電后產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)，因?yàn)橛写艌?chǎng)作用下而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)無(wú)刷直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，線圈中會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。因此，定子在電機(jī)系統(tǒng)中承擔(dān)著很重要的角色，所以在實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)對(duì)其能產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)和結(jié)構(gòu)有著一定的要求。2.1.2無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器主要包括驅(qū)動(dòng)部分、控制部分、檢測(cè)部分和電源部分。驅(qū)動(dòng)部分主要由驅(qū)動(dòng)電路組成，一般采用三相橋式換相電路。驅(qū)動(dòng)電路一般是通過(guò)MCU進(jìn)行控制，該電路主要由大功率開關(guān)部分元器件組成，來(lái)輸出一定的電功率來(lái)驅(qū)動(dòng)繞組。隨著電子的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了很多的開關(guān)器件[12,13]?？刂撇糠忠话阌蒑CU組成，是無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)最核心的部分，用來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、電流以及一些電路保護(hù)措施等，為不同的應(yīng)用場(chǎng)合做不同組合控制，而且廣泛應(yīng)用于在不同的領(lǐng)域。檢測(cè)部分是無(wú)刷直流電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的核心,包括轉(zhuǎn)子方位和電流的檢測(cè)。如今有位置傳感器和無(wú)位置傳感器兩種。位置傳感器主要有磁敏式和光電式等。Hall傳感器為磁敏式位置傳感器的一種，在無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)采用很多[14]。由于位置傳感器的體積和機(jī)械安裝誤差的原因，后來(lái)有學(xué)者研究出一種新無(wú)位置傳感器的檢測(cè)方式，很大程度解決了位置傳感器在結(jié)構(gòu)上的不足。電源部分一般為直流電源輸出，然后輸入到控制系統(tǒng)。2.2無(wú)刷直流電機(jī)的控制原理有刷直流電機(jī)是通過(guò)機(jī)械電刷進(jìn)行換相，而無(wú)刷直流電機(jī)在結(jié)構(gòu)上是沒(méi)有機(jī)械電刷的。傳統(tǒng)的無(wú)刷直流電機(jī)換相操作是采用有位置傳感器方法，該方法是通過(guò)位置傳感器來(lái)獲知轉(zhuǎn)子方位，之后進(jìn)行換相的[15,16]。后來(lái)，有學(xué)者提出了一種無(wú)位置傳感器算法來(lái)得到轉(zhuǎn)子方位，使得無(wú)刷直流電機(jī)能與有刷直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候達(dá)到同樣的效果，這樣生產(chǎn)成本就降低很多，也擴(kuò)大應(yīng)用范圍。無(wú)刷直流電機(jī)一般采用三相橋式換相電路，控制方式有二二導(dǎo)通和三三導(dǎo)通[15]。二二導(dǎo)通只有其中二個(gè)功率開關(guān)元件導(dǎo)通，每60°電角度進(jìn)行換相，每相繞組導(dǎo)通120°。三三導(dǎo)通是有三個(gè)功率開關(guān)元件導(dǎo)通，每60°電角度進(jìn)行換相，且每個(gè)功率管通電180°。這樣不斷地導(dǎo)通和關(guān)閉，從而使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到指定方位。2.3無(wú)刷直流電機(jī)電流采樣電流取樣是無(wú)刷直流電機(jī)控制環(huán)節(jié)中非常重要的部分。如今，無(wú)刷直流電機(jī)電流取樣有單電阻取樣、兩電阻取樣和三電阻取樣。單電阻電流采樣成本較低，但是實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，且采樣會(huì)比較長(zhǎng)，失真相對(duì)其它取樣方法較多。三電阻實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，而且在現(xiàn)在元器件的普遍應(yīng)用，成本也大大下降，所以在這里主要介紹三電阻取樣法。三電阻取樣法可以在任何時(shí)刻取樣。從讀取的定子繞組兩相電流，從SVPWM判斷是在那個(gè)扇區(qū)，之后進(jìn)行相電流讀取，此時(shí)，只有該繞組的下橋?qū)ǖ那闆r，才能讀取該相電流。如圖所示：圖圖2.2繞組的上下橋結(jié)構(gòu)根據(jù)KCL，可以知道三相電流之間的關(guān)系為：IA+IB+，因此通過(guò)兩相的電流計(jì)算可得到第三相的電流情況。在三取樣電阻法中，會(huì)有一些干擾情況出現(xiàn)。我們定義TN為每次橋臂變換時(shí)，在取樣電阻上產(chǎn)生的電子噪聲的持續(xù)時(shí)間和把下橋打開后，取樣電阻電壓從不穩(wěn)定達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間的兩者之和。規(guī)定在T在每個(gè)SVPWM扇區(qū)里面，會(huì)有兩相DutyCycle變化很小，而另外一相變換很大的情況下，為了去除不必要的干擾和更準(zhǔn)確讀取相電流，需要進(jìn)行各種情形的討論[17]，如圖，圖圖2.3三相DutyCycle變化情況[17]在這里，定義取樣時(shí)間為TS和死區(qū)時(shí)間為TD，DutyCycle變化在B相下橋的是最大的，DutyCycle在A相下橋最小及在C相下橋的最大。情形一：當(dāng)SVPWM調(diào)制系數(shù)為較低的情況下，可以通過(guò)保證?DutyA圖圖2.4情形一各相變化情況[17]情形二：隨著調(diào)制系數(shù)的增加，?DutyA會(huì)小于TD+TS，情形一采樣點(diǎn)的設(shè)置在此不適合了。可以通過(guò)保證TD+圖圖2.5情形二各相變化情況[17]情形三：通過(guò)保證?DutyA<TN+T圖圖2.6情形三各相變化情況[17]情形四：通過(guò)保證?DutyA<TN+TS+TD/2和?DutyAB圖圖2.7情形四各相變化情況[17]三電阻電流取樣方法增強(qiáng)了取樣抗干擾能力，但是有兩個(gè)條件，第一測(cè)出電流的橋就是必須滿足下橋?qū)ê蜕蠘蚪刂?，而且下橋?qū)〞r(shí)間不能過(guò)短，這樣就能得出該相的電流情況。2.4無(wú)刷直流電機(jī)起動(dòng)電機(jī)在靜止的時(shí)候，是無(wú)法檢測(cè)到轉(zhuǎn)子的位置信息的，現(xiàn)在人們也研究出不少的起動(dòng)檢測(cè)方法，有三段式起動(dòng)法、任意位置開環(huán)起動(dòng)法、特定位置開環(huán)啟動(dòng)法、短時(shí)檢測(cè)脈沖轉(zhuǎn)子定位起動(dòng)法和詢問(wèn)起動(dòng)法等[15,16]。在這里介紹三段式啟動(dòng)法的原理。2.4.1三段式起動(dòng)法三段式起動(dòng)法一般包括三個(gè)步驟：預(yù)定位，外同步，自同步[16]。為了確定轉(zhuǎn)子在靜止的時(shí)候的位置信息，將其中的兩個(gè)相導(dǎo)通，另外一相不導(dǎo)通，使達(dá)到預(yù)定的相應(yīng)位置。由于此時(shí)反電動(dòng)勢(shì)為零，無(wú)法獲得換相信息，必須人為進(jìn)行換相處理，使電機(jī)進(jìn)行逐步加速運(yùn)行。外同步有恒壓升頻法、升頻升壓法和恒頻升壓法三種方式。有一定的速度后，反電動(dòng)勢(shì)可以進(jìn)行檢測(cè)，可以進(jìn)行外同步轉(zhuǎn)換為自同步，這個(gè)是三段起動(dòng)法中比較難操作的步驟。2.5自動(dòng)測(cè)量電機(jī)參數(shù)傳統(tǒng)得到電機(jī)參數(shù)的方法一般是通過(guò)制作商的手冊(cè)或者其它電氣資料提供，但是，提供的資料假如沒(méi)有電子參數(shù)和機(jī)械參數(shù)，如線圈電阻、電感、KV、KT、摩擦力、阻尼和慣性等等，那么對(duì)于電機(jī)一些控制性能則會(huì)大大下降。下面，將介紹可以自動(dòng)測(cè)量電子參數(shù)和機(jī)械參數(shù)的方法[18]。2.5.1繞組電阻對(duì)于測(cè)量繞組電阻，如果用萬(wàn)用表測(cè)量的話，測(cè)到的數(shù)據(jù)不會(huì)很準(zhǔn)確，特別是對(duì)于低電壓和低電流的情形。有兩種方法可以避免這種情況，一種是通過(guò)Wheatstone橋和Kelvin橋去測(cè)量，另外一種是通過(guò)堵轉(zhuǎn)方法，簡(jiǎn)稱堵轉(zhuǎn)法，就能自動(dòng)測(cè)量繞組電阻，就不用萬(wàn)用表測(cè)量了。對(duì)電機(jī)進(jìn)行堵轉(zhuǎn)通過(guò)直流電壓源激勵(lì)電機(jī)或幾百毫安的電流，并根據(jù)歐姆定律R=UI，輸入幾個(gè)的直流電壓，之后測(cè)量線圈電流，那么就會(huì)得到幾乎線性的數(shù)據(jù)分布圖，通過(guò)計(jì)算該斜率就可以知道該電阻?？梢詮碾姍C(jī)結(jié)構(gòu)在不同情形下或者不同溫度下測(cè)量幾次，取其平均值，使結(jié)果更準(zhǔn)確。2.5.2線圈電感測(cè)量線圈電感也有以下兩種方法，一是電感橋方法，可以用電感橋通過(guò)探測(cè)電機(jī)終端或繞組終端在1khz處測(cè)量，二是通過(guò)堵轉(zhuǎn)法測(cè)量，對(duì)電機(jī)進(jìn)行堵轉(zhuǎn)，使得到的反電動(dòng)勢(shì)為零階躍輸入電壓，同時(shí)測(cè)量電流，并且記錄下來(lái)取樣速率和取樣個(gè)數(shù)從第②步驟得到的數(shù)據(jù)，將電機(jī)中電流從靜止到最終穩(wěn)定狀態(tài)電流的63%所花費(fèi)的時(shí)間設(shè)為te，有L=te*，因此，可以計(jì)算出線圈的電感。2.5.3電機(jī)慣性類似地，測(cè)量電機(jī)慣性有：瞬間激勵(lì)法和交流小信號(hào)法。交流小信號(hào)法也可以測(cè)量出te保持電機(jī)空載階躍輸入電壓，同時(shí)測(cè)量電流，并且記錄下來(lái)取樣速率和取樣個(gè)數(shù)從記錄的數(shù)據(jù),將電機(jī)空載中電流從靜止到最終穩(wěn)定狀態(tài)電流的63%所花費(fèi)的時(shí)間設(shè)為獲得tmI=tm*KE，因?yàn)閠m,KE,KT2.5.4電機(jī)的摩擦力矩和阻尼系數(shù)由于電機(jī)的損耗還是溫度的變換等影響因素造成，電機(jī)的摩擦力和阻尼的變化，是對(duì)實(shí)際應(yīng)用中對(duì)電機(jī)的控制性能是有很大的影響的，這其中造成的誤差很可能讓整個(gè)控制系統(tǒng)十分不穩(wěn)定且不準(zhǔn)確。所以，在此得到電機(jī)的摩擦力和阻尼系數(shù)是非常有必要的。摩擦分為靜態(tài)摩擦和轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦。對(duì)于靜態(tài)摩擦，當(dāng)電流達(dá)到克服摩擦力矩Tf，開始轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，該電流成為起動(dòng)電流is，根據(jù)Tf=KT*i，通過(guò)測(cè)量起動(dòng)電流就可以得到摩擦力矩。對(duì)于動(dòng)態(tài)摩擦產(chǎn)生的粘性阻尼系數(shù)，產(chǎn)生的原因主要渦電流。通過(guò)讓電機(jī)空載旋轉(zhuǎn)，并且記錄空載電流ie，同時(shí)適當(dāng)增加轉(zhuǎn)速，記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)KT*ie和速度的關(guān)系2.5.5測(cè)量電機(jī)極對(duì)數(shù)讓電機(jī)與開發(fā)板斷開連接，使用一個(gè)直流電壓源供比較小的電壓，但是不要讓電壓供電超過(guò)一分鐘，接下來(lái)，連接電機(jī)的兩根線，之后手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，檢查在轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的時(shí)候，一共多少次跳動(dòng)，就是多少極對(duì)數(shù)。3.無(wú)感磁場(chǎng)定向控制（FOC）算法基本原理磁場(chǎng)定向控制FOC（FiledOrientedControl），其核心就是分別控制電機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，關(guān)鍵就是控制三相輸入電流大小與方向。FOC主要有坐標(biāo)變換和SVPWM控制兩大部分。3.1坐標(biāo)變換將采樣得到三相電流情況，經(jīng)一系列的坐標(biāo)變換，主要是CLARK變換、PRAK變換和PRAK反變換，實(shí)際上就是將定子電流分解為垂直和平行于磁場(chǎng)方向的分量，對(duì)于平行于磁場(chǎng)方向的電流分量，不會(huì)產(chǎn)生力矩，簡(jiǎn)稱為直軸電流，而將垂直于磁場(chǎng)方向的分量電流稱為交軸電流，也稱旋轉(zhuǎn)力矩分量電流。經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換完成后，會(huì)通過(guò)電流PID調(diào)整器，進(jìn)行實(shí)際值與目標(biāo)值之間的調(diào)節(jié)，并輸出相對(duì)應(yīng)的電壓，最后經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換，輸入SVPWM模塊進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后作用于電機(jī)。3.1.1CLARK變換在FOC算法里面，由于最初的三相計(jì)算模型過(guò)于復(fù)雜，為了能求解和簡(jiǎn)化該計(jì)算模型，CLARK變換是重要的角色。它將三相電流Ia、Ib和Ic所在的三相坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為兩相靜止坐標(biāo)系兩軸電流Iα和Iβ。在電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)里面，三相一般互差120?，在這里定義三相對(duì)應(yīng)電機(jī)的三相電流為Ia、Ib和Ic，CLARK變換主要將三相電流轉(zhuǎn)換到有IαIβIγ根據(jù)基爾霍夫電流定律，簡(jiǎn)稱KCL，有Ia+Iα=23Ia-最終可得Iα=IaIβ=3.1.2PARK變換PARK變換也稱帕克變換，在FOC算法中，主要將兩相靜止坐標(biāo)系中的Iα和Iβ轉(zhuǎn)化到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的Id和Iq。有Id=Iβcosθ+I其中θ對(duì)應(yīng)電角度。3.1.3PARK反變換當(dāng)進(jìn)行PARK變換后，得到Id和Iq會(huì)輸入到PID電流調(diào)整器，然后輸出Ud和Uq。進(jìn)行逆向PRAK變換，將Ud和Uq轉(zhuǎn)換為UUα=Uqcosθ+其中θ對(duì)應(yīng)電角度。3.2SVPWMSVPWM全稱是空間矢量脈寬調(diào)制（SpaceVectorPulseWidthModulation)。SVPWM核心是讓輸出的相電流波形近似正弦波形，是通過(guò)按照一定的方法控制三相全橋里面的六個(gè)功率元件產(chǎn)生的。在FOC算法中，通過(guò)對(duì)基本電壓矢量進(jìn)行組合運(yùn)算，讓平均值更接近于目標(biāo)電壓矢量。下面進(jìn)行過(guò)程運(yùn)算推導(dǎo)：設(shè)三相電壓Ua、Ub和Uat=Umcosμ其中μ=2π?t,，Um化成復(fù)指數(shù)表達(dá)形式，將三相電壓空間矢量進(jìn)行相加可得到空間矢量UtUt=23U由（3-7）式子得到，Ut是一個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡是近似圓形的，且角速度為μ的旋轉(zhuǎn)空間矢量3.2.1SVPWM控制原理由于驅(qū)動(dòng)電路中的三相全橋里面主要由六個(gè)功率器件組成的，為了方便研究在各相上下橋不同組合下的電壓空間矢量的變化，下面定義VX(A,B,C)為電壓空間矢量的狀態(tài)。其中X代表第幾個(gè)狀態(tài)，A,B,C代表該狀態(tài)由三相上下橋的開閉狀態(tài)，其中，值為0是下橋?qū)ǎ?為上橋?qū)ǎ还舶藗€(gè)狀態(tài)V0(0,0,0)、V1(0,0,表3.1各相狀態(tài)及對(duì)應(yīng)幅值模CBAVVVU00000000012U-U-U2/3(010UU-2U2/3(011-U2U-U2/3(100-2UUU2/3(101-U-U2U2/3(110U-2UU2/3(1110000從表中可以看出，非零矢量的幅值模都為(2U由以上推導(dǎo)可知，如果一個(gè)TS時(shí)間產(chǎn)生一個(gè)合成的空間電壓矢量，假設(shè)合成的空間電壓矢量的角速度為ω=2πf，則旋轉(zhuǎn)一周需要T=1/f的時(shí)間，可知旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間可分為N=T圖圖3.1第一扇區(qū)例子°以該扇區(qū)為推導(dǎo)例子，如圖所示，電壓空間向量US與V4的夾角θsUscosθs=T4TsV有V4和VT4=qTssinπ3-其中，q為3Us/Udc，Udc為供給電源。那么由上面式子可得各狀態(tài)下所需的時(shí)間后，可以進(jìn)行對(duì)波形進(jìn)行脈寬調(diào)制。在調(diào)制中，為了盡可能減少開關(guān)的次數(shù)，避免不必要的損耗，所以，在每次開閉狀態(tài)變換時(shí)，只對(duì)其中一相進(jìn)行開閉，而對(duì)于V0和V7，如V4到V0和V4到V7的開關(guān)次數(shù)時(shí)不同的，V4從該例子可知，同理推導(dǎo)其它電壓空間矢量的狀態(tài)組成的扇區(qū)也是一樣的方法。這樣就可以根據(jù)不同的扇區(qū)，安排不同的開關(guān)順序，這樣就能避免不必要的損耗。如表，表3.2根據(jù)扇區(qū)切換開關(guān)順序從以上分析可知，要想確定三相的電壓波形，首先要電壓空間矢量所在的扇區(qū)，還要得出各電壓矢量的作用時(shí)長(zhǎng)。3.2.2SVPWM算法分析可以從上文Uα和Uβ得出的UsVα=3?T?UαVβ=-T?U其中T為PWM周期，有三相電壓與Uα和Uβ的關(guān)系[15Ua=VβUb=Vα+可以推斷出扇區(qū)的分布情況，如下表表3.3扇區(qū)分布情況[17]UUUUUUUUUU扇區(qū)號(hào)ⅤⅣⅢⅥⅠⅡ?yàn)榱朔奖阌?jì)算，繼續(xù)利用Uα和Uβ有tb=ta+Uc，ta=T+Ua-Uc2，tc=tb-Ua，Sn=由此可知，三相的高電平各作用時(shí)間可由上面公式推算而出，這樣就可以得出各電壓矢量的作用時(shí)長(zhǎng)。3.3無(wú)位置傳感器算法對(duì)于無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法，如今由很多檢測(cè)方法，如反電動(dòng)勢(shì)法和狀態(tài)觀測(cè)法等[19,20,21]。其中，反電動(dòng)勢(shì)法是實(shí)際上使用比較多的一種檢測(cè)方法[21]，主要是檢測(cè)不導(dǎo)通相的反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)，之后延遲30°電角度來(lái)以序得到轉(zhuǎn)子的六個(gè)關(guān)鍵位置信號(hào)[9]。3.3.1反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)法反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)法實(shí)際上就是為了得到反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)無(wú)刷直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由兩個(gè)相導(dǎo)通，一個(gè)相不導(dǎo)通，每隔60°就進(jìn)行換相導(dǎo)通，持續(xù)工作120°。每當(dāng)電動(dòng)勢(shì)過(guò)零時(shí)刻時(shí)，延遲30°電角度就是換相時(shí)間，這樣可以推導(dǎo)出反電動(dòng)勢(shì)，有uaubuc=R000R通過(guò)化簡(jiǎn)，可以得到每相的電壓方程，ua=Ria+L-M?ia最終，依據(jù)各相電壓之間的關(guān)系，可推導(dǎo)出：ex=32ux-12其中，x有三相中的A相，B相，C相。從以上分析可知，反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)是通過(guò)測(cè)量電機(jī)的三相相電壓或者三相端電壓，來(lái)控制換相的[22]。相對(duì)于比較低轉(zhuǎn)速，檢測(cè)反電動(dòng)勢(shì)準(zhǔn)確性會(huì)降低很多。3.3.2龍伯格狀態(tài)觀測(cè)器龍伯格狀態(tài)觀測(cè)器就是以系統(tǒng)的輸入變量和輸出變量的實(shí)際值來(lái)得出狀態(tài)變量估計(jì)值，重構(gòu)系統(tǒng)狀態(tài)的一個(gè)狀態(tài)觀測(cè)系統(tǒng)。龍伯格狀態(tài)觀測(cè)器有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一是通過(guò)PLL模塊后通過(guò)PID調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整后得到信息[23]，二是通過(guò)反正切的方法，比如，為了得到轉(zhuǎn)子的位置信息和轉(zhuǎn)子速度，主要以轉(zhuǎn)子位置角及一些電機(jī)參數(shù)做為狀態(tài)變量來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的構(gòu)建。在這里將進(jìn)行第二種實(shí)現(xiàn)方式的算法推導(dǎo)。由上面的分析可知，經(jīng)過(guò)可CLARK轉(zhuǎn)化得到的兩相靜止坐標(biāo)系uα和uβuα=Ria+?ρa(bǔ)?tuβ=Riβ+?ρ其中,ρa(bǔ)=Lia+sinθρβ=Liβ+cosθ=pωt(3結(jié)合(3-20)、(3-21)和(3-22)代入(3-18)和(1-19)，有uα=Ria+Luβ=Riβ+L?可得[24]?ia?t=-RiaL-?mL?iβ?t=-RiβL-?mL設(shè)eα和eβ為[17]eα=?mpωcospωteβ=-?mpωsinpωt根據(jù)反正切函數(shù)，可得θ=arctan-eβeα由于得到轉(zhuǎn)子位置信息為周期是π，而實(shí)際是2π，進(jìn)行處理后[25]ω=-eα2+eβ23.3.3高頻注入法為了針對(duì)轉(zhuǎn)子在低速運(yùn)行時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)子的位置信息和轉(zhuǎn)速估計(jì)不準(zhǔn)確的情況下，美國(guó)學(xué)者提出了高頻注入的方法，該方法根據(jù)電機(jī)凸極效應(yīng)，通過(guò)對(duì)定子繞組輸入持續(xù)的高頻激勵(lì)信號(hào)，檢測(cè)定子一些參數(shù),最后進(jìn)行一些信號(hào)處理后，得到轉(zhuǎn)子位置和速度的信息。由于是通過(guò)電機(jī)的凸極效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息獲取，電機(jī)參變量的變化對(duì)獲取的信息作用不大，故能準(zhǔn)確獲得轉(zhuǎn)子的位置和轉(zhuǎn)速信息。一般來(lái)說(shuō)，所采用的高頻注入法有旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法和脈振高頻電壓注入法。其中,靈活選擇注入高頻信號(hào)的幅值和頻率是估計(jì)轉(zhuǎn)子位置信息非常重要的一步?？偟膩?lái)說(shuō)，高頻注入法相對(duì)其他方法更能準(zhǔn)確獲得轉(zhuǎn)子的位置和轉(zhuǎn)速信息，由于其演算比較復(fù)雜和對(duì)注入高頻信號(hào)的要求較高，在這里就不做詳細(xì)的推導(dǎo)。4.無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)上面幾章主要介紹了FOC和無(wú)傳感器算法等算法的原理?？刂葡到y(tǒng)有軟件和硬件，而軟件需要硬件才能運(yùn)行，同時(shí)對(duì)硬件的優(yōu)劣也會(huì)影響軟件的使用，因此，對(duì)硬件的構(gòu)造和性能的要求也是非常有必要的。4.1整體硬件平臺(tái)無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)是基于STM32F401微處理器，主要由主控板、驅(qū)動(dòng)板、PC上位機(jī)、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)和電源等組成。主控板作為對(duì)系統(tǒng)控制和信息處理的重要部分，是算法運(yùn)行的基礎(chǔ)平臺(tái)。驅(qū)動(dòng)板主要包括功率驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電流電路、檢測(cè)反電動(dòng)勢(shì)電路和電流保護(hù)電路等。PC上位機(jī)通過(guò)串口與主控板進(jìn)行通信，主要作為控制和檢測(cè)電機(jī)運(yùn)作狀態(tài)。電源選用直流電源器。整體硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖，圖圖4.1整體硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖4.1.1主控板主控板主要包括MCU電路和電源電路，MCU電路選用是基于ARMCortex-M4處理器，作為主控板的控制中心。電源電路由外部電源供給電壓，通過(guò)穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后得到的電壓，提供主控板電壓，會(huì)使系統(tǒng)工作得更穩(wěn)定。MCU電路主控板的MCU選用STM32F401RE，一般工作于-40℃到105℃的溫度范圍，該芯片工作頻率高達(dá)84M赫茲，擁有256K字節(jié)閃存，64K字節(jié)SRAM，高達(dá)有11個(gè)定時(shí)器，且有頻率可高達(dá)84M赫茲的6個(gè)16位和2個(gè)32位定時(shí)器。有很多IO端口，其中包括一個(gè)12位的A/D轉(zhuǎn)換。高達(dá)11個(gè)通信接口，其中包括高達(dá)3個(gè)IIC接口、4個(gè)SPI接口和三個(gè)USARTs[26,27]等。圖圖4.2主控板電路[28]電源電路穩(wěn)定的供給電壓是主控板能正常運(yùn)行的保障。主控板的電源電路選用型號(hào)LD1117S50TR的低壓差穩(wěn)壓器和型號(hào)為L(zhǎng)D39050的500毫安低靜態(tài)電流和低噪聲電壓穩(wěn)壓器。在這里可選擇由LD1117提供的電壓或者通過(guò)外部的供給電壓，然后該供給電壓為L(zhǎng)D39050穩(wěn)壓后再輸出3.3V的供給MCU。圖圖4.3外部選擇電源電路[28]型號(hào)LD1117S50TR的低壓穩(wěn)壓器一般工作于0℃到125℃的溫度范圍，輸入電壓可高達(dá)15V，該穩(wěn)壓器可供給高達(dá)800毫安的輸出電流，在這里選用固定輸出電壓5V。圖圖4.4LD1117穩(wěn)壓器電路[28]型號(hào)LD39050的穩(wěn)壓器有著超低壓、低靜態(tài)電流、低噪聲的優(yōu)點(diǎn)，用它供給MCU能使MCU運(yùn)行的更穩(wěn)定，輸入電壓范圍在1.5V到5.5V，一般工作于-40℃到125℃的溫度范圍，該穩(wěn)壓器可提供高達(dá)500毫安的輸出電流，輸出電壓在0.8V到4.5V之間。在這里輸出電壓3.3V電壓供給MCU。圖圖4.5L39050穩(wěn)壓器電路[28]4.1.2驅(qū)動(dòng)板驅(qū)動(dòng)板主要包括功率驅(qū)動(dòng)電路、電流采樣電路和反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路。驅(qū)動(dòng)板的工作直流電壓正常范圍在8V到48V，可高達(dá)15A輸出電流，有電流保護(hù)措施?？膳渲贸山o閉環(huán)控制的無(wú)傳感器控制和有傳感器控制，還可選擇三個(gè)采樣或單個(gè)采樣[29]。L6398門驅(qū)動(dòng)器和STL220N6F7功率MOSFET的組合為無(wú)刷直流電機(jī)形成了高電流電源平臺(tái)。功率驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)板主要包括功率驅(qū)動(dòng)電路、電流采樣電路和電源電路。功率驅(qū)動(dòng)電路是基于型號(hào)STL220N6F7擁有很低的導(dǎo)通電阻的功率N溝道260A60VMOSFET和L6398的驅(qū)動(dòng)器。如圖，圖圖4.6功率驅(qū)動(dòng)電路[29]電流采樣電路電流采樣電路是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。電流采樣電路主要由電流保護(hù)電路和電流采樣電路組成。電流采樣的作用一般有兩個(gè)，第一，保護(hù)控制系統(tǒng)防止因電流異常的損壞，第二，反饋給微處理器的作用，使MCU更好地控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。電流檢測(cè)電路基于TSV994IPT和三個(gè)采樣電阻。三個(gè)采樣電阻用的是0.01歐姆1W的功率電阻。如圖圖圖4.7電流檢測(cè)電路[29]電流保護(hù)電路由硬件和檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)。采樣電流與由MCU提供的參考電流進(jìn)行比較，然后在BKIN輸出信息。圖圖4.8電流保護(hù)電路[29]反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路在六步驅(qū)動(dòng)模式下，三相中的其中一相處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，而我們可以通過(guò)相電壓比較中點(diǎn)引線電壓來(lái)檢測(cè)反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)。如圖，圖圖4.9反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路[29]4.1.3無(wú)刷直流電機(jī)采用的是奔牛公司的BR2804-1700Kv-1型三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)重量大約23g、電機(jī)電壓為11.1V、空載電流0.6A、空轉(zhuǎn)大約18000rpm、負(fù)載電流5.6A和負(fù)載轉(zhuǎn)速大約12540rpm，常應(yīng)用于航模等。圖4圖4.10三相無(wú)刷直流電機(jī)5.無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的軟件平臺(tái)硬件平臺(tái)是控制系統(tǒng)的根基，而軟件平臺(tái)就是控制系統(tǒng)的核心?？刂葡到y(tǒng)性能主要由軟件平臺(tái)來(lái)決定。意法半導(dǎo)體公司為了方便開發(fā)者的開發(fā)，也提供相應(yīng)的固件庫(kù)。下面我們將闡述整體軟件平臺(tái)和FOC算法的主要部分代碼[17]。5.1整體軟件平臺(tái)該軟件平臺(tái)主要組成模塊由通信模塊、算法模塊和電機(jī)控制模塊等其它模塊構(gòu)造而成。如圖所示，該工程由五個(gè)源程序組組成，Startup組主要是初始化堆棧指針和中斷向量表，User組主要是初始化、中斷處理和一些配置，HAL組主要是一些標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)文件，CMSIS組存放一些內(nèi)核文件，最后MotorControl組主要是電機(jī)控制程序及算法。圖圖5.1keil軟件工程[17]首先，主程序會(huì)進(jìn)行上電初始化，分別對(duì)外設(shè)、時(shí)鐘、GPIO、ADC、串口、終端和一些電機(jī)控制進(jìn)行初始化。接下來(lái)就會(huì)起動(dòng)電機(jī)，電機(jī)正常起動(dòng)后，檢測(cè)到相電流，得到的相電流就可以進(jìn)行CLARK變換得到Iα和Iβ，然后進(jìn)行PARK變換得到Id和Iq，經(jīng)過(guò)PARK變換完成后，會(huì)通過(guò)電流PID調(diào)整器，進(jìn)行實(shí)際值與目標(biāo)值之間的調(diào)節(jié)，并輸出相對(duì)應(yīng)的電壓Ud和Uq，最后經(jīng)過(guò)反PARK變換Uα，圖圖5.2FOC運(yùn)行流程圖5.1.1初始化初始化程序主要包括系統(tǒng)資源初始化和配置。首先主要將全部外設(shè)復(fù)位和初始化時(shí)鐘，接著會(huì)分別初始化配置GPIO、ADC、DAC、定時(shí)器和串口，然后會(huì)進(jìn)行電機(jī)模塊初始化，最后初始化中斷。其中初始化包括對(duì)變量和函數(shù)和對(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)的一些參數(shù)配置，主要程序如下[17]：HAL_Init();SystemClock_Config();GPIO_Init();ADC1_Init();TIM1_Init();USART2_UART_Init();MotorControl_Init();NVIC_Init();5.1.2電機(jī)起動(dòng)由第二章介紹的電機(jī)啟動(dòng)算法可知，電機(jī)在靜止的時(shí)候，是無(wú)法檢測(cè)該電機(jī)的轉(zhuǎn)子狀態(tài)的。為了讓電機(jī)能夠正常起動(dòng)，可通過(guò)三段式起動(dòng)法，使電機(jī)達(dá)到穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速后，可檢測(cè)到轉(zhuǎn)子的位置信息。三段式起動(dòng)法一般分為三個(gè)步驟,預(yù)定位，外同步，自同步。首先進(jìn)行的是預(yù)定位，將轉(zhuǎn)矩電流設(shè)為0，設(shè)最大的勵(lì)磁電流為。然后進(jìn)行預(yù)定位操作，經(jīng)過(guò)一系列的坐標(biāo)變換和進(jìn)行SVPWM調(diào)制，讓轉(zhuǎn)子在正常起動(dòng)之前能到預(yù)定的位置，主要程序如下[17]：TAlign++;if(TAlign<=TAligndura){Flux_Reference=ALIGNMAX_I*TAlign/TAligndura;Torque_Reference=0;Curr_ab=GET_PHASE_CURRENTS();Curr_albe=Clark_transform(Curr_ab);Curr_q_d=Park_transform(Curr_albe,ALIGNMENT_ANGLE);//outputreferenceVqsVolt_q_d.uq=PID_Regulator(Torque_Reference,Curr_q_d.id,&PID_Torque_InitStructure);//outputreferenceVdsVolt_q_d.ud=PID_Regulator(Flux_Reference,Curr_q_d.iq,&PID_Flux_InitStructure);RevPark_Circle_Limitation();//normalizationVolt_alfa_beta=Rev_Park_transform(Volt_q_d);CALC_SVPWM(Volt_alfa_beta);}當(dāng)電機(jī)達(dá)到預(yù)定位置后，由于此時(shí)反電動(dòng)勢(shì)為0，還是無(wú)法獲得換相信息。接下來(lái)進(jìn)行外同步，通過(guò)在一定時(shí)間范圍和電流范圍內(nèi)，不斷升高電流和頻率，如果范圍內(nèi)算法收斂則則起動(dòng)成功，否則失敗，主要程序如下[17]：Time++;if(Time<=I_STARTUP_PWM_STEPS){Start_Up_Freq+=hFreq_Inc;Start_Up_I+=hI_Inc;}elseif(Time<=FREQ_STARTUP_PWM_STEPS){Start_Up_Freq+=hFreq_Inc;}else{MCL_SetFault(START_UP_FAILURE);//Re_initializeStartUpSTO_StartUp_Init();}//Addangleincrementforramp-uptoFINAL_START_UP_SPEEDhAux=Start_Up_Freq;hAngle=(hAngle+(1/(SAMPLING_FREQ/hAux)));Curr_ab=GET_PHASE_CURRENTS();Curr_albe=Clark_transform(Curr_ab);Curr_q_d=Park_transform(Curr_albe,ALIGNMENT_ANGLE);hAux=Start_Up_I/1024;Torque_Reference=hAux;Flux_Reference=0;//outputreferenceVqsVolt_q_d.uq=PID_Regulator(Torque_Reference,Curr_q_d.id,&PID_Torque_InitStructure);//outputreferenceVdsVolt_q_d.ud=PID_Regulator(Flux_Reference,Curr_q_d.iq,&PID_Flux_InitStructure);RevPark_Circle_Limitation();//normalizationVolt_alfa_beta=Rev_Park_transform(Volt_q_d);CALC_SVPWM(Volt_alfa_beta);STO_Calc_Rotor_Angle(Volt_alfa_beta,Curr_albe,MCL_Get_BusVolt());//Checkforalgorithmconvergenceif(IsObserverConverged()==TRUE){State=RUN;}當(dāng)電機(jī)成功起動(dòng)后，就由外同步切換到自同步，可以在測(cè)定達(dá)到固定轉(zhuǎn)速的時(shí)間來(lái)判斷是否成功。5.1.3CLARK變換由上文可知，CLARK變換主要是求出Iα和Iβ，該程序?qū)⑷嚯娏鬓D(zhuǎn)換為Iα和Iβ，并返回輸出值，主要程序如下[ia_1dsqrt3_tmp=1divSQRT_3*input.ia;ib_1dsqrt3_tmp=1divSQRT_3*input.ib;beta_tmp1=(-(ia_1dsqrt3_tmp)-(ib_1dsqrt3_tmp)-(ib_1dsqrt3_tmp)); beta_tmp2=beta_tmp1;output.beta=beta_tmp2; returnoutput;5.1.4PARK變換由上文可知，PARK變換主要是求出Id和Iq，該程序?qū)α，Iβ轉(zhuǎn)換為Id和sin_cos1=Trig_functions(theta);//returnscosandsinIq_tmp_1=input.alpha*sin_cos1.cos; Iq_tmp_2=input.beta*sin_cos1.sin;Id_tmp_1=input.alpha*sin_cos1.sin;Id_tmp_2=input.beta*sin_cos1.cos;Iq_1=Iq_tmp_1;Iq_2=Iq_tmp_2;Id_1=Id_tmp_1; Id_2=Id_tmp_2; output.iq=((Iq_1)-(Iq_2)); output.id=((Id_1)+(Id_2));return(output);5.1.5反PARK變換由上文可知，反PARK變換主要是求出Uα，Uβ，該程序?qū)d和Uq轉(zhuǎn)換為Uα和Ualpha_tmp1=input.uq*sin_cos1.cos;//Uq*cosθalpha_tmp2=input.ud*sin_cos1.sin;//Ud*sinθalpha_1=alpha_tmp1; alpha_2=alpha_tmp2; //Ualpha=Uq*cosθ+Ud*sinθbeta_tmp1=input.uq*sin_cos1.sin;//Uq*sinθbeta_tmp2=input.ud*sin_cos1.cos;//Ud*cosθbeta_1=beta_tmp1; beta_2=beta_tmp2;output.alpha=((alpha_1)+(alpha_2));output.beta=(beta_2)-(beta_1);//Ubeta=Ud*cosθ-Uq*sinθreturn(output);5.1.6檢測(cè)電機(jī)繞組電阻檢測(cè)繞組電阻可通過(guò)設(shè)定電流和取樣數(shù)，最后取平均，主要程序如下[17]：lock();//lockmotorconstfloatcurrent_avg=m_samples.avg_current/(float)m_samples.sample_num;constfloatvoltage_avg=m_samples.avg_voltage/(float)m_samples.sample_num;un_lock();//Stopreturn(voltage_avg/current_avg);5.1.7SVPWM這里根據(jù)第三章SVPWM的算法解析進(jìn)行程序應(yīng)用，主要對(duì)扇區(qū)判斷和計(jì)算各相高電平時(shí)間，由于PWM的模式是中心對(duì)齊，所以相電壓必須集中在占空比的50%，主要程序如下[17]：T_Sqrt3=T*Sqrt3;VAlpha=U.alpha*T_Sqrt3;VBeta=-(V.beta*T);X=VBeta;Y=(VBeta+VAlpha)/2;Z=(VBeta-VAlpha)/2;//Sectorcalculationif(Y<0){if(Z<0){Sector=SECTOR_5;TPhA=T/4+((Y-Z)/2);TPhB=TPhA+Z;TPhC=TPhA-Y;}else/*Z>=0*/if(X<=0){Sector=SECTOR_4;TPhA=T/4+((X-Z)/2);TPhB=TPhA+Z;TPhC=TPhB-X;lowDuty=TPhC;midDuty=TPhB;highDuty=TPhA;}else/*X>0*/{Sector=SECTOR_3;TPhA=T/4+((Y-X)/2);TPhC=TPhA-Y;TPhB=TPhC+X;lowDuty=TPhB;midDuty=TPhC;highDuty=TPhA;}}else/*Y>0*/{if(Z>=0){Sector=SECTOR_2;TPhA=T/4+((Y-Z)/2);TPhB=TPhA+Z;TPhC=TPhA-Y;lowDuty=TPhB;midDuty=TPhA;highDuty=TPhC;}else/*Z<0*/if(X<=0){Sector=SECTOR_6;TPhA=T/4+((Y-X)/2);TPhC=TPhA-Y;TPhB=TPhC+X;lowDuty=TPhA;midDuty=TPhC;highDuty=TPhB;}else/*X>0*/{Sector=SECTOR_1;TPhA=T/4+((X-Z)/2);TPhB=TPhA+Z;TPhC=TPhB-X;lowDuty=TPhA;midDuty=TPhB;highDuty=TPhC;}}6.測(cè)試結(jié)果在介紹了無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)后，通過(guò)測(cè)試控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行一些評(píng)估。首先，我們將進(jìn)行測(cè)試測(cè)量電機(jī)參數(shù)的結(jié)果，第二，我們將通過(guò)設(shè)定特定轉(zhuǎn)速，我判斷FOC算法運(yùn)行是否正確，第三，通過(guò)改變一些電機(jī)參數(shù)，看控制系統(tǒng)及電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。意法半導(dǎo)體公司在提供了不僅有適用于電機(jī)控制的微處理器MCU、還提供有免費(fèi)且易于使用的電機(jī)控制庫(kù)。為了方便展示測(cè)試結(jié)果，通過(guò)借助該軟件平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試操作。6.1測(cè)量電機(jī)參數(shù)首先不進(jìn)行通電，不連接任何電路，檢查電機(jī)和開發(fā)板是否異常，接線是否正確。手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，檢查電機(jī)是否異常。然后連接開發(fā)板、電機(jī)，最后接上電源，硬件連接好后，檢查無(wú)誤。啟動(dòng)開發(fā)板，開發(fā)板與上位機(jī)進(jìn)行連接通訊，之后進(jìn)行檢測(cè)電機(jī)參數(shù)如圖所示，可以看到線圈電阻、線圈電感等一些電機(jī)參數(shù)。圖圖6.1自動(dòng)測(cè)量電機(jī)參數(shù)6.2電機(jī)起動(dòng)首先通過(guò)配置電機(jī)起動(dòng)的參數(shù)，如圖所示圖圖6.2設(shè)定速度，接下來(lái)觀察電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)，電機(jī)起動(dòng)成功，并且成功獲得電機(jī)速度。6.3改變電機(jī)速度通過(guò)改變電機(jī)速度，來(lái)觀察電機(jī)運(yùn)作狀態(tài)的變化，驗(yàn)證算法的可靠性。通過(guò)設(shè)定正轉(zhuǎn)速度和反轉(zhuǎn)速度，然后設(shè)定速度為0，來(lái)觀察電機(jī)的變化情況，如圖所示圖圖6.3正反轉(zhuǎn)速度設(shè)定設(shè)定電機(jī)速度為0，如圖所示，圖圖6.4設(shè)定速度為零可以觀察到，此時(shí)檢測(cè)到的電機(jī)速度為零，如圖所示圖圖6.5測(cè)量速度為零6.4測(cè)試結(jié)果分析經(jīng)過(guò)上面的測(cè)試結(jié)果可知，無(wú)刷直流電機(jī)在運(yùn)行還是有些速度波動(dòng)，不能穩(wěn)定地運(yùn)行指定速度，還有響應(yīng)時(shí)間不夠快。但是，對(duì)于傳統(tǒng)的無(wú)刷直流電機(jī)控制而言，無(wú)傳感器算法和FOC算法的結(jié)合運(yùn)用，通過(guò)軟硬件平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，良好測(cè)試結(jié)果表明這兩個(gè)算法很大程度提升無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的性能，另外，自動(dòng)測(cè)量電機(jī)參數(shù)更是帶來(lái)更多便利?？偨Y(jié)與展望無(wú)刷直流電機(jī)的控制是研究如何更好控制的科學(xué)，近年來(lái)正處于蓬勃發(fā)展的時(shí)期，其應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越廣泛，現(xiàn)已形成很多完整的控制算法體系，包括從方波到正弦波的形成。本文利用在STM32F401開發(fā)板運(yùn)用FOC驅(qū)動(dòng)控制板，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)FOC控制算法，但是由于疫情原因，設(shè)備不是很齊全，未能真正操作展示更多的實(shí)驗(yàn)，相信今后還需要多下工夫做進(jìn)一步的研究。由于無(wú)刷直流電機(jī)在各個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要，本文研究還需進(jìn)一步完善和發(fā)展。對(duì)于本文開發(fā)的無(wú)刷直流電機(jī)，覺(jué)得存在一些不足以及還需要改進(jìn)的地方。比如，由于設(shè)備原因，有些設(shè)備比較久或使用過(guò)久，不斷使用會(huì)造成一定的損耗；由于疫情原因，某些元器件和零件不能及時(shí)采購(gòu)，對(duì)于該應(yīng)用不能及時(shí)得制作成熟的產(chǎn)品。關(guān)于FOC控制算法的改進(jìn)還有很多，本文介紹范圍不是很大，未來(lái)進(jìn)行多方面調(diào)查和研究，并不斷完善。參考文獻(xiàn)[1]JeddiN,AmraouiLE,TadeoF.ModellingandsimulationofaBLDCmotorspeedcontrolsystemforelectricvehicles[J].InternationalJournalofElectric&HybridVehicles,2016,8(2):178.[2]殷云華,鄭賓,鄭浩鑫.一種基于Matlab的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)建模仿真方法[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2008,20(2):293-298.[3]李冬冬,潘海鵬,顧敏明.無(wú)刷直流電機(jī)矢量控制策略與實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)電工程,2017(3).[4]陳煒?lè)?趙偉,余莉.無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)矢量控制研究%ResearchofSensorlessBrushlessDCMotorBasedonFieldOrientationControl[J].微電機(jī),049(2):65-68,77.[5]周娟.無(wú)刷直流電機(jī)磁場(chǎng)定向控制（FOC）算法的研究[D].2017.1-4.7-10.[6]張相軍,陳伯時(shí),朱平平,etal.Zero-crossingAlgorithmandPhaseCorrectionofBEMFintheSensorlessControlofTrapezoidalBLDCMotors%直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)位置傳感器控制中反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零檢測(cè)算法及其相位修正[J].電氣傳動(dòng),2001,031(002):14-16.[7]程啟明,楊小龍,高杰,etal.SpeedControlSystemofPermanentMagnetBrushlessDCMotorBasedonVariableParameterPIDController%基于參數(shù)可變PID控制器的永磁無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)[J].電機(jī)與控制應(yīng)用,044(1):18-22,55.[8]肖金鳳,喻金,盛義發(fā),etal.無(wú)刷直流電機(jī)磁場(chǎng)定向控制系統(tǒng)研究%StudyofBrushlessDirectCurrentMotorControlSystemBasedonFieldOrientationControl[J].電力電子技術(shù),2012,046(011):103-105.[9]李自成.無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué),2010.1-4.8-13.[10]王正家,何博,李濤,etal.基于模糊自適應(yīng)PI的無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)研究%StudyonfuzzyadaptivePIbasedspeedcontrolsystemofbrushlessDCmotor[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2019,042(001):139-142.[11]蔣元廣,施周,孫曉東,etal.電動(dòng)車用直流無(wú)刷電機(jī)不同永磁結(jié)構(gòu)對(duì)比分析%ComparativeAnalysisofDifferentPermanentMagneticStructuresofBrushlessDCMotorforElectricVehicle[J].電氣傳動(dòng),049(002):61-65.[12]牛海清,謝運(yùn)祥.無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)的發(fā)展[J].微電機(jī)(5):36-38.[13]張敬碩.無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法研究[D].2018.8-10.[14]夏長(zhǎng)亮,方紅偉.永磁無(wú)刷直流電機(jī)及其控制[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2012(03):31-40.[15]李強(qiáng).無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行理論和控制系統(tǒng)研究[D].東南大學(xué),2005.8-11.15-20.[16]易慧斌.無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)起動(dòng)方法研究[D].西南交通大學(xué),2012.2-10.[17]STMicroelectronics.STM32FPMSMsingle/dualFOCSDK(UM1052).2016.[18]Saber?ModelArchitectToolUserGuide.VersionD-2009.12.[19]張前.高速無(wú)刷直流電機(jī)控制器開發(fā)及關(guān)鍵技術(shù)研究[D].2018.6-12.[20]王曉遠(yuǎn),傅濤.PositionSensorlessControlofBLDCMotorBasedonGlobalFastTerminalSlidingModeObserver%基于全局快速終端滑模觀測(cè)器的無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器控制[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2017,032(011):164-172.[21]周勇,米彥昭,汪嘉瑤,etal.無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)位置檢測(cè)與啟動(dòng)控制研究%ResearchonthePositionDetectionandStartControlforSensorlessBrushlessDCMotor[J].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),035(2):208-212.[22]朱高劍.基于無(wú)位置傳感器的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的研究[D].西南交通大學(xué),2012.9-14.[23]陳衛(wèi)兵,宗蔚,張凱泉,etal.基于龍伯格觀測(cè)器的內(nèi)埋式永磁同步電機(jī)無(wú)位置控制算法%ASensorlessControlAlgorithmforInteriorPermanentMagnetSynchronousMotorBasedonLuenbergerObserver[J].湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2016,030(002):21-25.[24]張凱泉.基于龍伯格觀測(cè)器法的永磁同步電機(jī)無(wú)感矢量控制算法改進(jìn)研究[D].17-22.[25]周雙飛,黃海波,簡(jiǎn)煒.ResearchonApplicationofLuenbergerObserverinSensorlessControlofPermanentMagnetSynchronousMotor%Luenberger觀測(cè)器在永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器控制中的應(yīng)用研究[J].電機(jī)與控制應(yīng)用,044(10):59-62,66.[26]STMicroelectronics.STM32F40XDatasheet(DS9716).2019.[27]STMicroelectronics.STM32F40XReferenceManuals(RM0368).2018.[28]STMicroelectronics.STM32Nucleo-64BoardUserManual(UM1724).2016.[29]STMicroelectronics.X-NUCLEO-IHM08M1BoardUserManual(UM1996).2017.[30]STMicroelectronics.STM32motorcontrolSDKv5.2toolsUserManual(UM2380)..致謝寫在最后，論文即將完成，也意味著我的本科生涯即將結(jié)束。在此，我受益匪淺，對(duì)學(xué)術(shù)的研究和實(shí)踐的探索有了更深刻的理解，感謝我的導(dǎo)師黃海老師，提供的指導(dǎo)及幫助才讓我一步步完成；也感謝學(xué)校在我的大學(xué)期間為我提供實(shí)驗(yàn)器材設(shè)備，在理論知識(shí)上給我啟發(fā)，學(xué)習(xí)上給予我支持；同時(shí)也感謝網(wǎng)絡(luò)上的陌生網(wǎng)友為我解答疑難；也感謝我的家人、朋友，不論在精神上還是物質(zhì)上，有了他們的付出和支持才有了我的今天和明天。最后，對(duì)所有幫助過(guò)我的人，在此一并深表感謝。

PowerPoint課件制作實(shí)用技巧PowerPoint是微軟公司生產(chǎn)的制作幻燈片和簡(jiǎn)報(bào)的軟件（以下簡(jiǎn)稱PPT）。在我們?cè)S多人看來(lái),它只不過(guò)是一個(gè)簡(jiǎn)單地對(duì)文字、圖形、圖片進(jìn)行演示的軟件，教學(xué)中的課件制作軟件當(dāng)屬Authorware、Flash。Authorware和Flash制作的動(dòng)畫效果的確很好，而且它們的功能也很強(qiáng)大。不過(guò)這些軟件在制作課件的過(guò)程中往往非常耗時(shí)，用這些專業(yè)軟件來(lái)制作課件用于平時(shí)的教學(xué)往往效率很低。PPT就是一個(gè)非常簡(jiǎn)單、實(shí)用的制作課件的軟件，只要你用好它,同樣能做非常棒的課件來(lái)。一、掌握基本，知道“插入”。（一）知道從“插入”菜單進(jìn)入，會(huì)給PPT課件添加文字、圖片、影片和聲音等，也就會(huì)做一般的課件了。（二）圖片插入與處理1.插入圖片具體方法：a)插入剪貼畫或文件中的圖片；b)添加圖片做背景；c)給自選圖形做填充。2.處理圖片具體方法：我們用PPT制作課件時(shí)，經(jīng)常從網(wǎng)上下載圖片來(lái)用，而網(wǎng)絡(luò)中的圖片往往含有超鏈接和網(wǎng)站名稱痕跡，我們需要?jiǎng)h除其中超鏈接，并對(duì)圖片進(jìn)行裁剪處理。在Powerpoint中，我們一般可以利用“圖片”工具欄上的“裁剪”工具進(jìn)行裁剪處理，但是，這里的工具只能對(duì)圖片進(jìn)行矩形裁剪，若想裁剪成圓形、多邊形等其他形狀，通常方法就無(wú)能為力了。其實(shí)這個(gè)問(wèn)題在PPT中是可以解決的。我們用給自選圖形做填充圖片的方法就可以實(shí)現(xiàn)我們需要的效果。具體步驟：a)首先利用“繪圖”工具欄畫一個(gè)想要裁剪的圖形，如橢圓。b)選中橢圓后單擊“繪圖”工具欄上“填充顏色”按鈕右側(cè)黑三角，從列表菜單中單擊“填充效果”命令。c)打開選擇“圖片”選項(xiàng)卡，單擊〔選擇圖片〕按鈕，從“選擇圖片”對(duì)話框中找到合適的圖片，單擊〔插入〕按鈕后返回到“填充效果”對(duì)話框最后單擊〔確定〕按鈕后退出。此圖片當(dāng)作橢圓圖形的背景出現(xiàn)，改變了原來(lái)的矩形形狀，獲得了滿意的裁剪圖片效果。圖片在插入PPT之前，我們可以用ACDSEE軟件進(jìn)行加工，如改變大小，裁剪等操作。二、學(xué)會(huì)下載，查找方法。在制作課件過(guò)程中，我們時(shí)常需要從網(wǎng)絡(luò)上下載各種資源用以豐富課件內(nèi)容，提升課堂效果。但有許多網(wǎng)站的flash動(dòng)畫都不提供下載；還有網(wǎng)站為我們提供了許多視頻素材，這些視頻素材都是FLV流媒體格式。FLV流媒體格式是一種新的視頻格式，全稱為FlashVideo。由于它形成的文件極小、加載速度極快，使得網(wǎng)絡(luò)觀看視頻文件成為可能，它的出現(xiàn)也有效地解決了視頻文件導(dǎo)入Flash后，使導(dǎo)出的SWF文件體積龐大，不能在網(wǎng)絡(luò)上很好的使用等缺點(diǎn)。目前各在線視頻網(wǎng)站均采用此視頻格式。如新浪播客、56、優(yōu)酷、土豆、酷6等，無(wú)一例外。FLV已經(jīng)成為當(dāng)前視頻文件的主流格式。這些網(wǎng)站一般都不提供下載。我們想要這些素材，怎樣辦？1.尋找下載方法：a)在百度網(wǎng)站搜索欄中輸入下載的內(nèi)容，搜索下載方法。b)弄清格式，再搜索方法。2.具體方法推薦①flasah動(dòng)畫的下載方法一：IE緩存中尋找在網(wǎng)上看過(guò)一個(gè)flash后，一般情況下都會(huì)保存在IE緩存里。右擊桌面上的IE圖標(biāo)，選“屬性”命令，單擊中間的“設(shè)置”按鈕，彈出“Internet臨時(shí)文件和歷史記錄設(shè)置”面板，單擊“查看文件”，可以打開臨時(shí)文件夾，按時(shí)間排序，找到剛才打開的flash動(dòng)畫文件。優(yōu)點(diǎn)：不需要安裝其它軟件。缺點(diǎn)：操作相對(duì)煩瑣。方法二：借助Flashsaver等軟件下載，這些軟件都可以快速、方便的下載你所需要的flash文件。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、方便、快速。缺點(diǎn)：需要安裝使用。②FLV視頻的獲取方法一：IE緩存中尋找，方法同flasah。