立创电赛展:《基于stm32G431CBU6的轻量FOC》，参赛赢2万现金！-立创商城

首页 > 应用与分享 > 立创电赛展:《基于stm32G431CBU6的轻量FOC》，参赛赢2万现金！

立创电赛展:《基于stm32G431CBU6的轻量FOC》，参赛赢2万现金！
2024-10-15 15:22:27 阅读量：7

“盛思锐传感器”第九届立创电子设计开源大赛火热报名中，现在点击报名立创电赛赢2万现金大奖，报名后全阶段可触发福利！

大赛网址：DIY.SZLCSC.COM

为了给大家些创作灵感，今天带来第八届立创电赛优胜奖项目-《基于stm32G431CBU6的轻量FOC》案例分享！本文作者：瑞萨MCU杯第八届立创电子设计开源大赛选手@常乐唯一驾专，禁止商用，未经许可禁止转载。

* 1、项目功能介绍

一直想写一套FOC控制电机，就借这个比赛的机会做了一版。虽然网上有很多FOC的开源项目了,但自己还是想学完原理自己写一个FOC驱动库.电机用的KV值小的云台电机，毕竟重点在学习FOC算法上。完成了位置，速度，电流闭环。同时完整推导了，svpwm发波。但工程并不完善，因为时间仓促，我们lcd那块有问题没有修，电机第二路也没有来得及写。然后就是算法上，电机运行起来和我想的有一些出入，这属于是理论欠缺了，后面再好好学一下自控再回头来解决。

*2、项目属性

项目为首次公开。硬件参考了samplefoc。

* 3、开源协议

该项目软硬件完全开源。

请在竞赛阶段填写 ↓

*4、硬件部分

注意：这个lcd屏幕虽然画了，当调的时候没用。因为焊上屏幕，给板子一供电就过流了。这也是这个工程不完整的地方（真的是准备时间不足啊）。

驱动板

LCD硬件原理图

用这块芯片做主控主要是因为它是QFN封装比较好看，而且比起同性能的来说更加便宜。

无线串口用的是逐飞的串口。打过智能车的友友应该都知道。

编码器板

编码器板原理图

用磁编码器检测电机转子位置需要在电机底部加径向磁铁，然后我们是做了3d打印座子（见附件）的，用来固定电机。

*5、软件部分

核心其实是合成360°任意位置的磁场去控制无刷电机。

磁场控制无刷电机

最好的情况就是上面的,合成磁场与转子垂直,这样就是磁场都用来拖动电机了.假如没有垂直,必然在转子上有分量,这个就会使得电机发热.所以说,我们就是需要不停去检测转子的实时位置,然后后生成超前90度的磁场去拖动电机.改变磁场大小就能控制电机的速度了.

那么既然要合成向量就不得不说两个变换,park变换和clark变换.这部分可以参考我之前写的一篇博客.

[电赛电力电子方向]基于DQ坐标系的锁相环-CSDN博客

1）spwm开环

首先拿到硬件最重要的就是先给他开环转起来。验证硬件是否有问题。我开始是用三相SPWM波去强拖的，具体用法就是开定时器，在定时器中断里修改pwm的crr来改变占空比。ccr按正弦变化，这个正弦波是每次在中断里更新的，就是你设定角频率欧米伽，中断里每次计算sin（wt）。t是逐渐累加上去的，就是每次进中断t+=Ts(定时器中期)。

SPWM

2）svpwm开环

当然我们FOC肯定是用svpwm波来控制的了.它其实但从生成上来说就是你生成360°任意一个角度,大小的向量.这部分我参考了下面up的视频.

Simple_FOC教程一、原理部分_哔哩哔哩_bilibili

有了svpwm生成,我们就能开环运行了.还是和上面一样,在定时器中断里去更新时间t,然后wt就是现在的角度了.我们改变w就能调速.至于力矩,也就是期望的q轴电压直接程序去设定一个.改变它可以改变力矩.调的时候会发现,修改速度和力矩可以让电机较好的运行,而且比spwm开环要顺滑很多.

3）速度闭环

这里测速我们需要磁编码器去读角度,同时svpwm也需要一个角度.这里说一下电机极对数判断,以及计算磁编码器偏置.我们在程序中设定合成向量的角度为0.然后运行电机,电机就会转到0位置,然后旋转电机,它会在几个位置停留.停留几次就是几极对.然后选择一个0位置读出编码器的值就是偏置了。

然后速度闭环的话是pi控制器。pi控制器误差为期望速度与当前速度作差，输出q轴电压，然后送去svpwm发波。

4）位置闭环

位置闭环是p控制器，运行就是位置误差过p控制器输出速度环参考量，然后就和速度闭环一样了。我调的时候开始是位置环给了i，结果电机会来回震荡，这属于是自控的知识了。后面会深入学习一下。

5）电流闭环

首先我们要知道，三相电流正弦波是很难去直接控制的。所以我们就使用那两个变换去把三相正弦转换到dq坐标系下。理论上，d轴为0，q轴有电流，那么我们产生的这个向量就是只控制电机旋转的，而如果d不为0那么久有一部分能量去让电机发热了。这也是闭电流环的一个重要原因。

电流环是pi控制器。就是把三相电流做变换得到dq分量，然后dq分别做误差过pi控制器的到q轴和d轴的电压参考值。（注意，这里pi控制器输出的是电压）。

6）代码结构介绍

代码结构介绍

除了cubemx生成的几个文件夹外，我还加了driver和user文件夹。就是一个放驱动，一个放应用文件。

open_loop里放的是spwm开环的相关函数。isr_callback里放中断回调函数.my_main里是系统初始化,与系统运行函数.就是下面在主函数调用的两个。

代码结构介绍

7）串口通信规范

帧头:“$” (u8)
指令位（发送方地址）:2个u8 0-99个指令
数据:任意长度

帧尾:"\n"(u8)

如:

角度设定$04360\n 04代表这个指令是控制角度的，360就是设定电机转到360度。

8）上位机

我用的VOFA+,软件大家去官网下就行.配置json在下面的附件里。

上位机

添加table.json

上位机

在命令区域鼠标右键,添加命令组.起名FOC

上位机

在命令组里右键载入另一个json。

上位机

在命令控件右键绑定命令组.就按如下绑定。

上位机

*6、BOM清单

编码器

BOM清单

驱动

BOM清单

*7、大赛LOGO验证

大赛logo验证

* 8、演示您的项目并录制成视频上传

【第八届立创电赛】基于stm32的简易foc_哔哩哔哩_bilibili

　|　 STM32

上一篇：立创电赛展:《基于STM32的无线遥控双车协同控制... 下一篇：没有了

分享到：

TPS5430DDAR/DC-DC电源芯片		1.17
DS18B20+/温度传感器		4.54
AD623ARZ-R7/仪表放大器		13.54
STM32F030F4P6TR/单片机(MCU/MPU/SOC)		2.21
ULN2003ADR/达林顿晶体管阵列		0.3762
STM32F103C8T6/单片机(MCU/MPU/SOC)		4.24
STM32F103VCT6/单片机(MCU/MPU/SOC)		7.8
STM32F103CBT6/单片机(MCU/MPU/SOC)		6.27
OP07CDR/精密运放		0.4075
STM32G030F6P6TR/单片机(MCU/MPU/SOC)		2.3

面板定制	MRO工业品	嘉立创社区	立创ERP	嘉立创FPC	立创电子设计大赛	立创开源硬件	Global Website LCSC
中信华PCB

立创电赛展:《基于stm32G431CBU6的轻量FOC》，参赛赢2万现金！

* 1、项目功能介绍

*2、项目属性

* 3、开源协议

*4、硬件部分

*5、软件部分

1）spwm开环

2）svpwm开环

3）速度闭环

4）位置闭环

5）电流闭环

6）代码结构介绍

7）串口通信规范

8）上位机

*6、BOM清单

*7、大赛LOGO验证

* 8、演示您的项目并录制成视频上传

海量现货

闪电发货

严控渠道

降低成本

提示

提示

成功提示

失败提示

在线客服热线

服务时间

服务投诉

紧急问题投诉电话:

18826549599

对常规通道处理结果不满意

请在此扫码