“yangyh75”前辈请进！

lgh050706 · 发表于 2010-12-2 22:43:49

大哥！我知道你对无刷直流电机非常熟悉！我现在工作中正是遇到这个问题！如何实现“闭环控制”啊！请前辈指点！能否留下你的QQ号码啊！酬谢！谢谢！

yangyh75 · 发表于 2010-12-3 09:53:23

这是armok大哥搞的技术论坛，从中受益匪浅，酬谢就不敢当。我搞无刷电调一年了，只是有所了解。这个东西要转起来简单，要求性能就得多多费心。对于有hill无刷，我的做法是上电有就检测一次hill状态，中断的时候再检测hill的状态变化，这样IGBT的通断逻辑就确定了，至于转不转还要看油门。如果使用开环控制，由于电机的转动有死区，并不是一给PWM他就会转动，你可能需要30%的PWM电机才会转动，减小PWM到20%以后它才会停转。这样电机实际上不可能工作在太低的转速，你控制它开始转动的时候可能就已经超过你的要求转速了，这时你通过减小PWM来小转速时，电机可能就停转了，如果带负载这种情况就会更加明显。我试过采用转速闭环+PID来控制，会把控制转速搞到一个更小的值。要控制电机到一个较小的转速，除了控制器外，还需要看电机本身的特性，仅通过控制器是不完全够的。如果电机的极对数多的话，相对来说转速可以控制得低一些。通过控制器的转速闭环来降低控制转速时，有一定限度，太大了可能转矩脉动会明显增加。这个脉动在控制时多取决于油门的刷新率和转速的采样。这个转速闭环的简单过程如下：
P=V_设定-V_采样；
I+=P;
D=V_采样新-V_采样旧；
油门=kp*P+ki*I+kd*D;

这种控制，只要转速低于设定值时，控制器就增加油门来增加转速，而实际的脉宽并不需要关心，它会根据你的负载自动变化。实际上这个通过控制器来降低电机的最低转速的方法，就是对电机的间断做功，不可避免要产生转矩脉动。只是一定范围内这种脉动并不会很明显。因此如果你非得需要很小转速的话，还是要使用减速齿轮。
另外，请注意，大负载的转速闭环，要检测好电流，否则，很容易烧毁功率管的。
——以上是个人灼见，欢迎拍砖。

121212 · 发表于 2010-12-3 10:29:47

高手就是高手！顶ls

lgh050706 · 发表于 2010-12-3 10:36:29

感谢前辈的回贴！因为是第一次搞无刷直流电机，所以有很多的不了解。前辈上面所说的：
P=V_设定-V_采样； ---------------------P是什么？ V_设定表示是什么？ V_采样表示什么？
I+=P; ---------------------I是指电流吗？？？
D=V_采样新-V_采样旧； ----------------D代表什么？
油门=kp*P+ki*I+kd*D; ----------------油门，kp,ki,kd分别代表什么！

请前辈明示？？？？？小的感谢！

lgh050706 · 发表于 2010-12-3 10:39:26

还有IGBT是指点什么啊！请前辈指点一下！因为这个项目已经拖了很久啦，所以请前辈就当做个好心人吧！帮一下我吧！我会记在心中的，感谢！！

feng_matrix · 发表于 2010-12-3 10:52:34

PID是误差闭环控制算法，输入误差量可以是多种，无刷电机控制方面一般是：电流、转速、位置三环，能把这三闭环控制好一般项目都能搞定了。

lgh050706 · 发表于 2010-12-3 11:08:56

回复【5楼】feng_matrix 悟
pid是误差闭环控制算法，输入误差量可以是多种，无刷电机控制方面一般是：电流、转速、位置三环，能把这三闭环控制好一般项目都能搞定了。
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你所说的“电流、转速、位置”我应该如何来控制！请指点一下好吗！

lgh050706 · 发表于 2010-12-3 11:14:22

回复【3楼】lgh050706
感谢前辈的回贴！因为是第一次搞无刷直流电机，所以有很多的不了解。前辈上面所说的：
p=v_设定-v_采样； ---------------------p是什么？ v_设定表示是什么？ v_采样表示什么？
i+=p; ---------------------i是指电流吗？？？
d=v_采样新-v_采样旧； ----------------d代表什么？
油门=kp*p+ki*i+kd*d; ----------------油门，kp,ki,kd分别代表什么！
请前辈明示？？？？？小的感谢！

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　PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入e (t)与输出u (t)的关系为　　u(t)=kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt) 式中积分的上下限分别是0和t 　　因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s) 　　其中kp为比例系数； TI为积分时间常数； TD为微分时间常数

feng_matrix · 发表于 2010-12-3 11:36:23

回复【6楼】lgh050706
回复【5楼】feng_matrix 悟
pid是误差闭环控制算法，输入误差量可以是多种，无刷电机控制方面一般是：电流、转速、位置三环，能把这三闭环控制好一般项目都能搞定了。
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你所说的“电流、转速、位置”我应该如何来控制！请指点一下好吗！
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以转速环为例，假设没有减速箱，目标是让电机稳定在500rpm，电机输入占空比是A
而实际光电编码器检测转速是400rpm，那么误差就是ERROR=100rpm
用PID算法，对ERROR×P参数＋SUM（ERROR）×I参数＋（本次ERROR-上次ERROR）×D参数得到一个反馈纠正量
然后换算成占空比增加量，在当前电机占空比A的基础上增加纠正量，然后再测量，如此反复转速最终会稳定到控制目标。

电流、位置闭环也是同样原理，只是反馈方式与控制参数不同而以。
PID过程广泛存在于生活里各种控制过程中，比如热水器水温、空调温度、电炉、伺服系统等等
甚至人的神经及肌肉控制里也有类似的过程，只是控制参数更先进有自学习过程。

eefans · 发表于 2010-12-3 11:39:00

回复【1楼】yangyh75
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1楼说的很好。

稍微更正一下，霍尔信号的英文是HALL。还有，死区（DEADTIME）在电机控制里面有特定的含义，主要是为防止同一桥臂上下两个开关管同时导通，而令导通管延迟导通的那个时间间隔，一般不做“电机的转动有死区”这样的说法，可以换成静摩擦，最小启动力矩等说法。

关于低转速运行方面，简单的方波换相不可能做的很低，因为没有电流环力矩调节，但是用磁场定向+空间矢量SVPWM的方法，可以让同一电机的速度降低一到两个数量级都没有问题的。

feng_matrix · 发表于 2010-12-3 12:18:27

回复【9楼】eefans
回复【1楼】yangyh75
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1楼说的很好。
稍微更正一下，霍尔信号的英文是hall。还有，死区（deadtime）在电机控制里面有特定的含义，主要是为防止同一桥臂上下两个开关管同时导通，而令导通管延迟导通的那个时间间隔，一般不做“电机的转动有死区”这样的说法，可以换成静摩擦，最小启动力矩等说法。
关于低转速运行方面，简单的方波换相不可能做的很低，因为没有电流环力矩调节，但是用磁场定向+空间矢量svpwm的方法，可以让同一电机的速度降低一到两个数量级都没有问题的。
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低转速与方波驱动还是SVPWM驱动没关系，方波驱动一样可以很低转速，低到每秒1度甚至堵转后力拒平衡都可以。

lgh050706 · 发表于 2010-12-3 13:43:09

回复【10楼】feng_matrix 悟
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我想问一下，一般所说的“单闭环”与“双闭环”是不是就是说在：“电流、转速、位置”这三个条件中任意控制一个就叫做“单闭环”而任意控制两个就叫做“双闭环”是吗！

feng_matrix · 发表于 2010-12-3 13:51:05

输入电压固定时，电流环一般是最内环，转速环、位置环都建立在其基础上，最终都要通过改变电流去控制功率。
从这个角度讲，这些控制闭环是嵌套关系，不是并列关系

lgh050706 · 发表于 2010-12-3 13:57:57

那像我现在这种情况，光利用检测“转速”来实现PID行吗？因为硬件现在已经定了下来，假如要检测电流，那是不是要利用外围电路啊！

feng_matrix · 发表于 2010-12-3 14:00:58

晕，不控制电流你怎么调速？回复【13楼】lgh050706
那像我现在这种情况，光利用检测“转速”来实现pid行吗？因为硬件现在已经定了下来，假如要检测电流，那是不是要利用外围电路啊！
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晕，只做转速PID当然可以，问题是你不控制电流你怎么调速？

eefans · 发表于 2010-12-3 14:04:20

回复【10楼】feng_matrix 悟
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你所说的方波驱动，是根据hall信号换相两两导通的方波控制么？还是什么原理的方波驱动？

lgh050706 · 发表于 2010-12-3 14:10:26

回复【14楼】feng_matrix 悟
晕，不控制电流你怎么调速？回复【13楼】lgh050706
那像我现在这种情况，光利用检测“转速”来实现pid行吗？因为硬件现在已经定了下来，假如要检测电流，那是不是要利用外围电路啊！
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晕，只做转速pid当然可以，问题是你不控制电流你怎么调速？
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我的意思是：检测到转速然后就根据转速去控制PWM寄存器的那个值就可以了是吗？？？？

lgh050706 · 发表于 2010-12-3 14:17:06

那电流就不用检测了是不是这样啊！

yangyh75 · 发表于 2010-12-3 14:20:05

【9楼】 eefan——的死区（deadtime）的专业定义确实很准确，我1楼描述哪个算是个电机特性的自定义（就是feng_matrix 悟
说的“可以换成静摩擦，最小启动力矩等说法”）。——在此对专业定义的这个死区发表点个人观点：
对于120度hall的无刷电机如果采用上下管同步PWM控制的话，我认为是没有必要插入死期时间的。因为上下管同步PWM在转子上只有感应电动势，因为上下管同步开关，并不会形成感应电流，不需要泄流下管。120°的6步控制法，从控制逻辑来看，同一端的上下管要隔一步才会导通，所以，因为脉冲的不完全对齐是不会导致上下管直通的。

p=v_设定-v_采样； ---------------------p是指的是PID控制的比例部分； v_设定表示你要求电机的转动速度；  v_采样表示你转速反馈回来的实际电机转速。

i+=p;          ---------------------i是指对转差积分。
d=v_采样新-v_采样旧； ----------------d代表转差微分。（v_采样新-v_采样旧）就是这一次采样的转速与上次采样的转速的差值。

油门=kp*p+ki*i+kd*d; ----------------油门，kp,ki,kd分别代表什么！——油门就是你控制器的PWM宽度。

这是个简单的PID控制，上述只包含了转速环。feng_matrix 悟——提到了“电流、转速、位置等，能把这三闭环控制好一般项目都能搞定了”。——所以还是那句，搞转无刷简单，要求性能就太难了。

lgh050706 · 发表于 2010-12-3 14:27:58

回复【18楼】yangyh75
【9楼】 eefan——的死区（deadtime）的专业定义确实很准确，我1楼描述哪个算是个电机特性的自定义（就是feng_matrix 悟
说的“可以换成静摩擦，最小启动力矩等说法”）。——在此对专业定义的这个死区发表点个人观点：
对于120度hall的无刷电机如果采用上下管同步pwm控制的话，我认为是没有必要插入死期时间的。因为上下管同步pwm在转子上只有感应电动势，因为上下管同步开关，并不会形成感应电流，不需要泄流下管。120°的6步控制法，从控制逻辑来看，同一端的上下管要隔一步才会导通，所以，因为脉冲的不完全对齐是不会导致上下管直通的。
p=v_设定-v_采样； ---------------------p是指的是pid控制的比例部分； v_设定表示你要求电机的转动速度；  v_采样表示你转速反馈回来的实际电机转速。

i+=p;          ------......
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回复【13楼】lgh050706
那像我现在这种情况，光利用检测“转速”来实现pid行吗？因为硬件现在已经定了下来，假如要检测电流，那是不是要利用外围电路啊！
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回复【16楼】lgh050706
回复【14楼】feng_matrix 悟
晕，不控制电流你怎么调速？回复【13楼】lgh050706
那像我现在这种情况，光利用检测“转速”来实现pid行吗？因为硬件现在已经定了下来，假如要检测电流，那是不是要利用外围电路啊！
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晕，只做转速pid当然可以，问题是你不控制电流你怎么调速？
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我的意思是：检测到转速然后就根据转速去控制pwm寄存器的那个值就可以了是吗？？？？
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高手！你终于来啦！你帮我看一下我的这种“构思”能不能成立吗！谢谢！

lgh050706 · 发表于 2010-12-3 15:20:08

经过大家的技术指导之后，我有以下的几个问题：
第g

lgh050706 · 发表于 2010-12-3 15:32:13

回复【楼主位】lgh050706
大家好！我要控制一台“重负载”的有感无刷直流电机。我想利用电平变化中断来检测霍尔信号的变化，从而进行换相，但是因为负载比较大；而且在底速的情况下运行，所以惯性比较小，所以霍尔信号的变化很容易就会消息，从而导致于电机很容易就停了下来。请问大家，有什么更好的办法可以解决换相这个问题啊！谢谢！
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经过大家的技术指导之后，现在对闭环有了一点的了解，但是还有以下的几种疑问：
第一：在从底速到高速变化的过程序要进行闭环控制吗？因为电机的速度是不停地在变的。
第二：在均速的情况下，我想用一相HALL高电平或者低电平去的时间作为转子的转速，这样可以吗！

“yangyh75”前辈请进！

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