1、硬件配置

????????硬件處理：ST官方開(kāi)發(fā)板X(qián)-NUCLEO-IHM16M1，由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)使用的是STSPIN830，它在硬件上做了限制，不能使用互補(bǔ)PWM控制電機(jī)，需要將MODE 置為高，具體操作是拿掉開(kāi)發(fā)板上的R2 電阻，讓MODE引腳強(qiáng)制置高

2、添加磁編碼器

????????完成以上這些步驟，就可以接上電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。在此之前，需要先添加編碼器同步電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)電角度。我使用的電機(jī)是自己手?jǐn)€的，編碼器是磁編碼器，是我從其他電機(jī)上摳下來(lái)的，具體型號(hào)是SC60224，它可以是PWM的輸出方式，使用定時(shí)器的PWM輸入捕獲方式，獲取磁編的角度。編碼器的PWM輸出時(shí)序圖如下：

????????CUBEMX配置TIM3的CH1的PWM輸入捕獲模式，具體方法如下：

????????先配置通道

????????再配置時(shí)間和中斷觸發(fā)方式

????????然后配置輸入PWM輸入IO口為PA６；

????????最后記得打開(kāi)TIM3定時(shí)器中斷，生成代碼。

????????這里簡(jiǎn)單說(shuō)明下PWM輸入捕獲流程：

????????1. PWM信號(hào)由TIMx_CH1進(jìn)入，依據(jù)是上升沿還是是下降沿從而觸發(fā)TI1FP1或TI1FP2。

????????2. 當(dāng)捕捉到第一次上升沿時(shí)，觸發(fā)TI1FP1，計(jì)數(shù)器復(fù)位，計(jì)數(shù)值CNT清零。

????????3. 當(dāng)捕捉到下降沿時(shí)，觸發(fā)TI1FP2，CNT計(jì)數(shù)值在TIMx_CH2中被記錄到TIMx_CCR2寄存器中。

????????4. 當(dāng)再次捕捉到上升沿時(shí)，觸發(fā)TI1FP1，CNT計(jì)數(shù)值在TIMx_CH1中被記錄到TIMx_CCR1寄存器中，同時(shí)計(jì)數(shù)器復(fù)位，計(jì)數(shù)值清零。

????????5. 依據(jù)TIMx_CCR1、TIMx_CCR2的值便可以計(jì)算PWM的周期、頻率、占空比。TIMx_CCR1的值就是周期， TIMxCCR1／TIMxCCR2的值就是占空比。

????生成代碼之后，編寫(xiě)初始化函數(shù)PWM_encoder_init，主函數(shù)調(diào)用

再添加中斷回調(diào)函數(shù)，中斷回調(diào)中計(jì)算PWM周期，頻率和占空比。

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)

{

????if(htim->Instance==TIM3)

????{

????if(htim->Channel==HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1) ????????????????

????{

????????????pwm_encoder.period=HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim,TIM_CHANNEL_1);

????????????pwm_encoder.frq=pwm_encoder.period*0.1f; ?????????????

????????????pwm_encoder.duty=((float)pwm_encoder.high_time/(float)pwm_encoder.period);

????}

????if(htim->Channel==HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_2) ????????????????

????{

????????????pwm_encoder.high_time=HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim,TIM_CHANNEL_2); ?

????} ? ?

??????}

?

}

3、測(cè)試編碼器數(shù)據(jù)

????????編寫(xiě)編碼器角度測(cè)試函數(shù)，主函數(shù)調(diào)用，編譯下載，并使用vofa＋輸出波形，看看波形是否隨著電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而變化：

void test_PWM_encoder(void)

{

????????float theta = 0;

????????DQ_Def test_dq;

????????AlphaBeta_Def test_ab;

????????SVPWM_Def svpwm_out;

????????test_dq.d = 0.0f;

????????test_dq.q = 0.2f;

????????for (theta = 0; theta < 6.2831853f; theta += 0.275f)

?????????{

??????????????pwm_encoder.angle = pwm_encoder.duty * 360.0f; //計(jì)算角度0~360

??????????????pwm_encoder.angle_rad = pwm_encoder.duty*2*PI; //計(jì)算角度，弧度制

?????

??????????????vofa_JustFloat_output(pwm_encoder.angle,pwm_encoder.angle_rad,0.0f,0.0f);

????????????????inverseParkTransform(&test_dq,&test_ab,theta);

????????????????SVPWM(&test_ab,&svpwm_out);? ??//電機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)

????????}

}

????????說(shuō)明下，如果theta 是增加則表明電機(jī)正轉(zhuǎn)，角度輸出斜率應(yīng)該是正，反之為負(fù)。若對(duì)應(yīng)不上，有一個(gè)簡(jiǎn)單辦法，就是倒一下UVW三相中的任意兩相就可以。

4、電角度零點(diǎn)與機(jī)械角度零點(diǎn)對(duì)應(yīng)

????????首先明確一個(gè)公式，電角度=機(jī)械角度×極對(duì)數(shù)。光有這個(gè)公式還不夠，需要保證FOC電角度零點(diǎn)跟機(jī)械角度零點(diǎn)對(duì)應(yīng)，才能保證電機(jī)正常啟動(dòng)。

????????要找機(jī)械角度零點(diǎn)比較簡(jiǎn)單，讀取編碼器的值為0時(shí)，就是機(jī)械零點(diǎn)，但是尋找電角度零點(diǎn)稍微復(fù)雜點(diǎn)，需要的操作步驟是，首先，給定ｕｄ＝　0.5，ｕｑ＝０，注意這里是D軸給電流，而Q軸沒(méi)有電流，然后指定theta = 0，該角度給到SVPWM中，此時(shí)電機(jī)會(huì)上勁，停到的位置點(diǎn)即為電角度零點(diǎn)，最后，讀取機(jī)械角度零點(diǎn)，此時(shí)FOC電角度零點(diǎn)跟機(jī)械角度零點(diǎn)對(duì)應(yīng)上了。具體代碼編寫(xiě)一個(gè)Motor_Align預(yù)定位找零點(diǎn)的函數(shù)如下：

void Motor_Align(float ud) //電機(jī)預(yù)定位，找電角度零點(diǎn)

{

????????float theta = 0;

????????DQ_Def align_dq;

????????AlphaBeta_Def align_ab;

????????SVPWM_Def svpwm_out;

????????align_dq.d = ud;

????????align_dq.q = 0.0f;

????????

????????theta = 0;

????????inverseParkTransform(&align_dq,&align_ab,theta);

????????SVPWM(&align_ab,&svpwm_out); ?//電機(jī)停到電角度零點(diǎn)

????????pwm_encoder.angle_rad_offset = pwm_encoder.duty*2*PI;//獲取當(dāng)前機(jī)械角度

}

????????可以通過(guò)debug的方式找到電角度零點(diǎn)之后，填入pwm_encoder.angle_rad_offset，需要在角度獲取函數(shù)中，算電角度時(shí)，減去這個(gè)零點(diǎn)偏差

//獲取編碼器的機(jī)械角度，真實(shí)的物理角度

//獲取電角度，F(xiàn)OC電角度

void Get_PWM_Encoder_Angles(void)

{

??????pwm_encoder.angle = pwm_encoder.duty * 360.0f;

??????pwm_encoder.angle_rad = pwm_encoder.duty*2*PI;

????pwm_encoder.angle_rad_offset = 6.045f; //手動(dòng)找到的零點(diǎn)

????if(pwm_encoder.angle_rad>=pwm_encoder.angle_rad_offset) //減去零點(diǎn)偏置

????{

??????????pwm_encoder.angle_rad = pwm_encoder.angle_rad - pwm_encoder.angle_rad_offset;

????}

????else

????{

?????????pwm_encoder.angle_rad = 2*PI - pwm_encoder.angle_rad_offset + ????????????pwm_encoder.angle_rad;

????}

????????pwm_encoder.electronic_angle = pwm_encoder.angle_rad*MOTOR_POLE;

}

????????當(dāng)然，如果是其他接口的編碼器，比如SPI或這IIC接口，這些編碼器都可以手動(dòng)寫(xiě)零點(diǎn)位置，這樣操作起來(lái)就比較簡(jiǎn)單，找到電角度之后，直接在當(dāng)前位置寫(xiě)磁編碼的零點(diǎn)就好了。

5、電機(jī)開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)

????????FOC電角度準(zhǔn)確了，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)就很簡(jiǎn)單了，實(shí)時(shí)將獲取到的電角度傳到SVPWM中，輸出PWM即可驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)

void ?motor_open_loop_control(float uq) ?//開(kāi)環(huán)控制電機(jī)

{

????????float theta = 0.0f;

????????DQ_Def open_loop_dq;

????????AlphaBeta_Def open_loop_ab;

????????SVPWM_Def svpwm_out;

????????open_loop_dq.d = 0.0f;

????????open_loop_dq.q = uq;

????????Get_PWM_Encoder_Angles();? ?//獲取電角度

????????theta = pwm_encoder.electronic_angle;

????????inverseParkTransform(&open_loop_dq,&open_loop_ab,theta);

????????SVPWM(&open_loop_ab,&svpwm_out);

}

????????在主函數(shù)調(diào)用motor_open_loop_control接口函數(shù)，編譯下載到硬件平臺(tái)中，電機(jī)就開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)了。

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