文档介绍：STM32 马达控制软件介绍及开发套件的使用 2009 年 STM32 全国研讨会北京、深圳、上海、台北、青岛、重庆、南京、哈尔滨、武汉、福州、西安 STM32 全国研讨会 14-25/09/2009 2 演讲内容? STM32 面向马达控制的特性? STM32 马达控制软件库的介绍? FOC 简介?软件库特点?软件库结构?软件库性能?马达控制套件的使用?套件特点?套件功能?怎样基于 STM32 马达控制套件及软件库实现 PMSM 马达的无传感器模式控制?使用户能在很短时间内就能运转自己的马达 STM32 全国研讨会 14-25/09/2009 3 STM32 面向马达控制的特性?功能强劲的内核- ARM Cortex-M3 ? ,哈弗结构,与 ARM7 相比性能提高 30% ?单周期乘法、硬件除法及乘累加指令?代码密度? Thumb-2 指令集, 与 ARM7 相比代码密度提高 30% ? NVIC :快速的中断响应?面向马达控制的丰富的外设 16 位高级定时器?6通道三相互补 PWM 的产生,带硬件死区,每个通道的极性独立设定?时钟为 72MHz( 精度)?紧急故障输入端口,可异步地关断 PWM 的输出?可触发 ADC 的事件 16 位通用定时器?霍尔、编码器硬件接口 ADC ?双 ADC 或三 ADC 模块? 12 BIT 精度, 1MSps ,每个通道的采样时间可单独编程?可由外部或定时器事件触发? DMA ?通道分组:注入转换组及常规转换组? SCAN 模式?多样化的双 ADC 模式 STM32 全国研讨会 14-25/09/2009 4 软件库—— FOC 简介? FOC(Field Oriented Control) ,采用数学方法实现三相马达的力矩和励磁的解耦控制?定子电流被分解成: ?励磁电流 Id:产生励磁?交轴电流 Iq:控制电磁力矩,类似于 DC 马达的电枢电流? FOC 算法优点: ?当负载变化时,速度响应快速而精确?马达的瞬时效率得到优化?能实现位置控制(通过瞬时力矩控制) STM32 全国研讨会 14-25/09/2009 5 软件库——特点(1) ?针对无刷马达控制的方案–有传感器/无传感器方案的实现?交流感应马达(带速度反馈)? PMSM 马达(无传感器方案的实现) ?特点? GUI 用户界面:产生软件库的头文件?用户调试界面(通过 LCD 及 JOYSTICK) :可实时地调试 PID 及观测器参数? DAC 功能:可实时地跟踪某些重要的变量?以循序渐进的方式指导用户如何使用软件库来开发自己的项目?详尽的用户手册?免费的软件源代码 STM32 全国研讨会 14-25/09/2009 6 软件库——特点(2) ?特点(续) ?优化的 PMSM 马达控制?不同的转子位置反馈方法的实现– Sensor 模式: HALL(120 度/60 度)/ ENCODER – Sensorless 模式: Luenberger 观测器及 PLL 算法?马达相电流采样: –三电阻法–单电阻法:改善硬件成本–电流传感器法? MTPA - I-PMSM 马达的优化控制?改进的弱磁控制算法:无须知道马达的精确参数?电流前馈:可实现对 DC BUS 纹波的补偿 STM32 全国研讨会 14-25/09/2009 7 软件库——特点(3) : GUI 界面?通过直观的界面配置软件库?输入马达及控制参数,可直接生成软件库的头文件 STM32 全国研讨会 14-25/09/2009 8 软件库——特点(4) :实时调试界面?可实时地调节力矩环,励磁环及速度环 PID 的参数?可实时地调节观测器的增益参数(无传感器模式下) ?可实时地改变目标速度(速度控制模式下)或目标力矩及励磁(力矩控制模式下)?进入弱磁控制区的上限电压值的选择? DC BUS 电压及功率板温度监控? DAC 输出变量的选择 STM32 Motor Control PMSM FOC ver Sensorless Demo Speed control mode Target Measured 02500 (rpm) 00000 ←→ Move ↑↓ Change STM32 全国研讨会 14-25/09/2009 9 STM32 Motor Control PMSM FOC ver Singal on PB0 Iqref Singal on PB1 Ia ←→ Move ↑↓ Change 软件库——特点(5) : DAC 功能?通过 TIM3 的两个 PWM 通道实现?可通过 LCD 菜单实时地检测两个软件变量?软件脱机运行,避免使用仿真器运行时引起的驱动