ARM/DSP 无刷电调（正转/反转）

Anteater · 发表于 2012-8-3 03:49:38

本帖最后由 Anteater 于 2012-8-3 21:27 编辑

用6个NMOS搭的功率转换部分，20KHz PWM 采用中心对齐，ADC同步采样各相电压，使用BEMF积分进行六步换相。最后用PID稳定转速。 ARM板本的还没做到PID，DSP程序已经完整实现了。下一步就是CAN通信了

ARM启动和闭环
http://player.youku.com/player.php/sid/XNDM0OTEwMjg4/v.swf

ARM 版本改进好的无刷运行
http://player.youku.com/player.php/sid/XNDM0OTYzMTc2/v.swf

实现正转反转转换，从+400RPM加到+1000RPM，在逐步减小，中间有一小段时间大约100RPM，然后停下，再继续减到-600RPM，再加回去
http://player.youku.com/player.php/sid/XNDM1MTkyMDk2/v.swf

DSP实现了转速的PID稳定
http://player.youku.com/player.php/sid/XNDM0OTA5Nzg0/v.swf

苦行僧 · 发表于 2012-8-3 07:22:05

沙发顶你，呵呵呵，我也弄这个，以后有问题还请大侠多指导指导

苦行僧 · 发表于 2012-8-3 07:24:23

DSP的那个启动好顺溜啊

害人虫 · 发表于 2012-8-3 07:43:42

兄台关于启动切换到无感能否指点一二？切换过程是这样的按照MK的代码启动成功后退出启动函数此时的退出的速度大约10ms换一次相延时30度就是5ms，退出后按照MK的代码给个小占空比开始捕获零点信号，然后主循环里给了个占空比大约能转到1600转约3ms换一次相的样子。第一次捕获清空计数器的值让phase++ 不换相第二次捕获到零点计算速度计算延时30度可是此时延时30度计算值很大导致第一次延时换向产生了极大的滞后，此次换向之后电机转的很不顺畅。请问大家延时30度这怎么处理的呢
退出时10ms 换一相他的30电角度 5ms 比我要达到的速度3ms换一相还大，肯定是不能用的
兄台在延时计算的这有没有什么思路吗

976717326 · 发表于 2012-8-3 09:20:05

DSP的启动确实好流畅。膜拜中。。。
我正在做ARM的电调，启动和lz的还有点差距。不知道lz的ARM会不会出现启动不成功的情况？

Anteater · 发表于 2012-8-3 09:32:58

害人虫发表于 2012-8-3 07:43
兄台关于启动切换到无感能否指点一二？切换过程是这样的按照MK的代码启动成功后退出启动函数此时的退 ...

如果我没记错的话，MK的V2.0的硬件只用了一个timer1进行PWM控制，V1.3的软件没有实现延时换向。我当时用arduino实现MK的软件架构的时候，发现计时器不够用，并且在处理完换向和通讯的ISR之后就没有什么CPU时间进行PID的运算。到因此没有继续，停留在过零直接换向了。
曾经在板上发现过有人说过用PID在实现30度换向的时候同时稳定速度环。后来会用ARM和DSP了，Arduino就没有吸引力了。

这个帖子中的程序已经和MK方案没什么关系了，无论从硬件还是软件。
Arduino （ATmega328P)换成了32 bit的Cortex-m3 或者 DSP，实现了PWM中央对齐和ADC同步采样。驱动换掉了PMOS，变成了全NMOS三相桥，预计能大幅降低MOS发热。 LDO换成了DC/DC，可以在处理器功耗增大的同时使电池使用电流基本不变。问题是体积可能有点大。。。可能是MK电调的两倍吧。。。

Anteater · 发表于 2012-8-3 09:36:27

976717326 发表于 2012-8-3 09:20
DSP的启动确实好流畅。膜拜中。。。
我正在做ARM的电调，启动和lz的还有点差距。不知道lz的ARM会不会出现启 ...

现在感觉失败率满低的，条程序中的时候由于各种bugs倒是也有启动不了的时候。

Anteater · 发表于 2012-8-3 09:37:13

苦行僧发表于 2012-8-3 07:24
DSP的那个启动好顺溜啊

昨天ARM的版本刚刚调通，程序有一点忘记注释掉了，因此启动很难看。

现在ARM版本的和DSP版本的启动基本一致了，等下上个视频就清楚了

sisia · 发表于 2012-8-3 09:40:37

顶起。。。

976717326 · 发表于 2012-8-3 09:47:41

Anteater 发表于 2012-8-3 09:36
现在感觉失败率满低的，条程序中的时候由于各种bugs倒是也有启动不了的时候。
...

我现在做能做到的程度是，没有桨基本没有问题。带桨的话，只要最前面的几相转起来了，基本就没有问题了。
有没有什么可以指教一下的，让最前面的几相能够顺利地转起来？

Anteater · 发表于 2012-8-3 09:51:32

976717326 发表于 2012-8-3 09:47
我现在做能做到的程度是，没有桨基本没有问题。带桨的话，只要最前面的几相转起来了，基本就没有问题了。 ...

可以试试吧开环的尾速提高一些

976717326 · 发表于 2012-8-3 10:02:49

Anteater 发表于 2012-8-3 09:51
可以试试吧开环的尾速提高一些

现在开环到闭环的衔接基本没有问题，问题是开环的最前面几相有可能转不起来，我试过提高开环的占空比，虽然有效果，但是还是不理想，这是为什么？有什么好的解决办法？
还有，可以参考一下你开环PWM的占空比和频率吗？

Anteater · 发表于 2012-8-3 10:18:26

iam_dasuantou 发表于 2012-8-3 10:13
为什么不用更便宜的芯片，用这么好的芯片来搞有点那个，我现在使用瑞萨的RL78/G14，性能岗岗的。 ...

性能够用就行，反正有现成的就用呗，换个芯片还的换ide，debugger，麻烦

Anteater · 发表于 2012-8-3 10:24:47

976717326 发表于 2012-8-3 10:02
现在开环到闭环的衔接基本没有问题，问题是开环的最前面几相有可能转不起来，我试过提高开环的占空比，虽 ...

查查代码吧

苦行僧 · 发表于 2012-8-3 10:51:17

LZ全N管，有没有用到IR2101之类的芯片啊，我用IR2101,不知道上管用恒高，下管用PWM能否驱动，LZ了解吗？

fm007 · 发表于 2012-8-3 10:54:48

DSP对位和加速没那么明显
加速步进好一些

害人虫 · 发表于 2012-8-3 11:02:53

Anteater 发表于 2012-8-3 09:32
如果我没记错的话，MK的V2.0的硬件只用了一个timer1进行PWM控制，V1.3的软件没有实现延时换向。我当时用a ...

我用2812来弄的 IR2132+全NMOS 资源肯定是富裕的但是这个延时30度真是不敢恭维，我吧MK的启动移植过来了 0.1的占空比但是成功后立即给了一个比较大的占空比0.3 ，不管我在那计算延时30度可能出现的问题就是0.1占空比下延时30度的值给0.2占空比下来延时不合适，我在想是不是占空比不应该给的这么快，如果启动成功直接用0.2占空比下靠电机的旋转惯性过2次零点此时电机也不顺畅。具体这个怎么搞比较合适还是不清楚

害人虫 · 发表于 2012-8-3 11:05:20

fm007 发表于 2012-8-3 10:54
DSP对位和加速没那么明显
加速步进好一些

兄台总算出现了拜读过您的帖子，能不能回答下我4楼和18楼的问题，具体这怎么实现的我是40W 2对极电机空载状态谢谢

20061002838 · 发表于 2012-8-3 11:25:27

顶LZ
我的无刷电调也正在做，也准备用ADC检测BEMF，但是这块我还不是很懂，LZ能不能共享一些ADC检测BEMF的资料啊，谢谢了。

Anteater · 发表于 2012-8-3 11:37:51

害人虫发表于 2012-8-3 11:02
我用2812来弄的 IR2132+全NMOS 资源肯定是富裕的但是这个延时30度真是不敢恭维，我吧MK的启动移植过来 ...

可以考虑使用过零间隔时间通过pid控制占空比达到控制转速的目的。

Anteater · 发表于 2012-8-3 11:41:03

20061002838 发表于 2012-8-3 11:25
顶LZ
我的无刷电调也正在做，也准备用ADC检测BEMF，但是这块我还不是很懂，LZ能不能共享一些ADC检测BEMF的 ...

放狗一搜，各大半导体公司都提供application notes, 再找找开发板就成了

说白了，算法在任何一个提供相应功能的片子上都一样实现

lixin91985 · 发表于 2012-8-3 11:44:32

本人以前做的比较器检测，连续测试1K次启动，会有一次启动不成功，让人比较郁闷。
启动的顺滑度到没有什么问题。只是启动的过程中负载不能发生大的变化。
MCU stm8S903
换向延时，换向检测，过零检测启动，可以用一个3通道的TIM完成

Anteater · 发表于 2012-8-3 11:49:44

lixin91985 发表于 2012-8-3 11:44
本人以前做的比较器检测，连续测试1K次启动，会有一次启动不成功，让人比较郁闷。
启动的顺滑度到没有什么 ...

你这个是太牛了，在我的应用里不用保证100％的启动成功率，子要转起来就行。。。

lixin91985 · 发表于 2012-8-3 11:51:55

对于某些领域，你有这么高的启动不成功率。别人是不会接受的。。

航模即使启动不成功也没什么大不了的。

Anteater · 发表于 2012-8-3 11:55:34

害人虫发表于 2012-8-3 11:02
我用2812来弄的 IR2132+全NMOS 资源肯定是富裕的但是这个延时30度真是不敢恭维，我吧MK的启动移植过来 ...

我的意思是，通过转速算一个延迟时间并且按照这个时间换相，之后测量换相之后到下次过零的时间，通过pid调整占空比使之与计算出来的时间相符

换种说法就是，不是用占空比决定换相延迟，是用换相延迟决定占空比。

总算想清楚了当时回我帖子的高人的意思。。。。。。

Anteater · 发表于 2012-8-3 11:57:39

lixin91985 发表于 2012-8-3 11:51
对于某些领域，你有这么高的启动不成功率。别人是不会接受的。。

航模即使启动不成功也没什么大不了的。 ...

对啊，航模最多就地面启动死机，再来一次就好，

我还真想不出什么领域要求那么高。。。

tiancaigao7 · 发表于 2012-8-3 12:43:41

Anteater 发表于 2012-8-3 11:57
对啊，航模最多就地面启动死机，再来一次就好，

我还真想不出什么领域要求那么高。。。 ...

最简单的例子，医疗仪器。手术的时候不允许出现设备启动失败。即使这个失败可能不会造成很大的问题。

tiancaigao7 · 发表于 2012-8-3 12:51:48

害人虫发表于 2012-8-3 11:02
我用2812来弄的 IR2132+全NMOS 资源肯定是富裕的但是这个延时30度真是不敢恭维，我吧MK的启动移植过来 ...

首先电机转速是不会突变的，就算你的占空比突变了，转速在两次换相之间的变化也不会非常大，因此一般不会有问题。其次，当然如果你开始占空比0.2然后直接给到0.8，电机很可能会阻转，这个很正常。很多可以直接设定占空比的驱动器都有这个问题。

害人虫 · 发表于 2012-8-3 12:59:04

tiancaigao7 发表于 2012-8-3 12:51
首先电机转速是不会突变的，就算你的占空比突变了，转速在两次换相之间的变化也不会非常大，因此一般不会 ...

当我推出的时候延时30度为5ms 肯定不能给我换向周期3ms来延时用啊，或者我启动时不计算延时 30度的值，可是靠启动成功后不转向转子的惯性检测两次过零计算延时30度直接phase+2 换向依旧不顺畅

fm007 · 发表于 2012-8-3 13:02:15

害人虫发表于 2012-8-3 11:05
兄台总算出现了拜读过您的帖子，能不能回答下我4楼和18楼的问题，具体这怎么实现的我是40W 2对极电 ...

啊，我写过神马帖子吗？
dasuantou兄对无刷电机研究的比较透彻的
个人愚见，关于启动涉及到比较多的因素，看你的帖子感觉是不是你的电机惯性很小，稍微加大占空比，电机转速上升太快，导致延时叫无法满足要求？

害人虫 · 发表于 2012-8-3 13:12:24

本帖最后由害人虫于 2012-8-3 19:25 编辑

fm007 发表于 2012-8-3 13:02
啊，我写过神马帖子吗？
dasuantou兄对无刷电机研究的比较透彻的
个人愚见，关于启动涉及到比较多的因素 ...

弄错了不好意思那个帖子你和 lijieamd讨论帖，我把占空比在调到和启动所用的占空比一样了顺畅性没有明显提高对于额定转速4000来说 500转就检测反电势来说是不是速度有点低了

wubingqp · 发表于 2012-8-3 13:18:58

这个四轴感觉有点大

tiancaigao7 · 发表于 2012-8-3 14:10:25

害人虫发表于 2012-8-3 12:59
当我推出的时候延时30度为5ms 肯定不能给我换向周期3ms来延时用啊，或者我启动时不计算延时 30度的值， ...

延迟并不是开环的时候自己设定的换相间隔，那个时刻电机并不是同步状态。延时是从两次过零时刻间隔的一半。

害人虫 · 发表于 2012-8-3 14:21:49

iam_dasuantou 发表于 2012-8-3 11:19
16楼苦行僧

完全可以！

海绵宝宝大侠能不能看看我4和18楼的问题给点意见呀

976717326 · 发表于 2012-8-3 14:42:58

iam_dasuantou 发表于 2012-8-3 10:13
为什么不用更便宜的芯片，用这么好的芯片来搞有点那个，我现在使用瑞萨的RL78/G14，性能岗岗的。 ...

不知道lz用DSP和ARM是什么意图。。。
我的最终目标是做四合一电调。。。虽然这条路有点远。。。

害人虫 · 发表于 2012-8-3 16:38:04

本帖最后由害人虫于 2012-8-3 19:31 编辑

iam_dasuantou 发表于 2012-8-3 14:42
回害人虫：
从启动到切换，这个时候的PWM DUTY不能有太大突变，可以变小一点，但不要突然变大较多，记 ...

说的情况倒是很清晰我也那么做了可是我一上电就over了
不过关闭MOS这跟占空比给一个小的值有什么区别呀我只是给了一个小占空比
启动成功后跳出的操作

进入捕获中断第一次零点清空计数器，第二次零点读取计数器的值计数器周期为25.6us 。速度计算函数带着霍尔试验过没有问题延时也对，但是在无感模式下延时计算先崩溃导致速度崩溃延时能到几万，如果延时在零点后给一个定值电机转的稍微好点

下面按照MK的换向函数写的 directionfilter();先是把捕获引脚设成GPIO 读电平

延时到换向开启相应的捕获上升/下降捕获

Anteater · 发表于 2012-8-3 20:19:26

976717326 发表于 2012-8-3 14:42
不知道lz用DSP和ARM是什么意图。。。
我的最终目标是做四合一电调。。。虽然这条路有点远。。。 ...

先用dsp，发现cpu利用率大于在10％左右，功耗面积都太大，就换个arm cortexm3，功耗面积都小点。预计在12v的电压下， cpu电流大约30mA吧

DIDADI · 发表于 2012-8-3 20:46:42

各位的讨论精彩啊，来学习的。

976717326 · 发表于 2012-8-4 09:07:27

Anteater 发表于 2012-8-3 20:19
先用dsp，发现cpu利用率大于在10％左右，功耗面积都太大，就换个arm cortexm3，功耗面积都小点。预计在1 ...

有机会还是要学习一下DSP的，毕竟速度貌似比较快。
看来lz又有新的进展了，正转和反转都实现了。恭喜。

害人虫 · 发表于 2012-8-4 18:03:17

本帖最后由害人虫于 2012-8-4 18:04 编辑

Anteater 发表于 2012-8-3 20:19
先用dsp，发现cpu利用率大于在10％左右，功耗面积都太大，就换个arm cortexm3，功耗面积都小点。预计在1 ...

楼主关于dsp 我是这样弄的在捕获中断来检测边沿的跳变的，我检测到了不延时直接换相能切到无感模式转的还就和。但是如果我在捕获中断里检测到了边沿的跳变不换相，置一个标志位在一个周期中断（25us）里去检测这个标志位然后换相，换相后把这个标志位清零，但是电机转的很不顺畅，我中断该开启的开启了试验过能进去推出的时候中断本身的外设PIE 标志位都清了，也不知道怎么回事，折腾了一天了兄台有什么意见没

Anteater · 发表于 2012-8-4 23:53:50

害人虫发表于 2012-8-4 18:03
楼主关于dsp 我是这样弄的在捕获中断来检测边沿的跳变的，我检测到了不延时直接换相能切到无感模 ...

我觉得你是不是25us 之间错过了中断。

Anteater · 发表于 2012-8-4 23:59:49

976717326 发表于 2012-8-4 09:07
有机会还是要学习一下DSP的，毕竟速度貌似比较快。
看来lz又有新的进展了，正转和反转都实现了。恭喜。 ...

呵呵，正转与反转就差一点而，当然好改了，，，

DSP性能好的同时也有不少问题，比如说芯片比较脆弱，5V就足够损坏；芯片被各种锁定；更高的功耗；更复杂的辅助电路。。。。。。

还是根据应用选择适当的处理器，做到物尽其用。大马拉小车是一种浪费。

在电调的这个方面，16M的ATmega328P应该够用了，包括30度延迟换相和转速环的PID。我用ARM就是想用CAN.

racede · 发表于 2012-8-5 01:55:47

Anteater 发表于 2012-8-4 23:59
呵呵，正转与反转就差一点而，当然好改了，，，

DSP性能好的同时也有不少问题，比如说芯片比较脆弱，5V ...

Duty 改变的时候有杂音估计是换相后的续流没有处理好电调Mage8@8M已经能做到很好的效果要求高点的用16M

976717326 · 发表于 2012-8-5 09:02:00

racede 发表于 2012-8-5 01:55
Duty 改变的时候有杂音估计是换相后的续流没有处理好电调Mage8@8M已经能做到很好的效果要求高点的用16 ...

貌似网上都没有讨论换相后的续流处理的，高人指点一下？

Freezing_ · 发表于 2012-8-5 11:55:32

请问楼主反电势采用什么方案检测，同步检测还是电容滤波后检测
另外能否测试一下你的电机，占空比增加到接近100%还是正常么？
我用fpga做的电调，在占空比过50%后会出现问题
能否贴一下你的波形
麻烦移步这里看看http://www.amobbs.com/forum.php? ... p;page=1#pid5969559

Anteater · 发表于 2012-8-6 00:00:18

本帖最后由 Anteater 于 2012-8-6 00:05 编辑

Freezing_ 发表于 2012-8-5 11:55
请问楼主反电势采用什么方案检测，同步检测还是电容滤波后检测
另外能否测试一下你的电机，占空比增加到接 ...

同步检测。现在没条件测试100占空比，没大功率电源，线路板上线条太细，用的arm处理器有硬件错误，实现不了完全的100％占空比，此外，我没打算用那么大的占空比，80％应该就差不多了。

手头没示波器，下个月可以贴波形

Anteater · 发表于 2012-8-6 00:11:00

976717326 发表于 2012-8-5 09:02
貌似网上都没有讨论换相后的续流处理的，高人指点一下？

虽然我也不懂，按照我的理解，续流的处理就是要在mos旁边并的二极管。就是给电感一个活路而不让其造反。

我的程序中没有处理续流的考虑，杂音是pid瞬间给了一个很大的占空比加速用的，减速的时候可能给了一个接近0的占空比

默默七 · 发表于 2012-8-7 11:23:16

好贴马克下

superping · 发表于 2012-8-7 15:52:32

976717326 发表于 2012-8-5 09:02
貌似网上都没有讨论换相后的续流处理的，高人指点一下？

貌似一般续流的处理是延时一段时间避开这段时间的检测

superping · 发表于 2012-8-7 15:54:46

还想请教下楼主，从零开始启动，电压的积分量如何衡量？怎么判断换相的时间点

Anteater · 发表于 2012-8-10 19:55:27

最近潜心画板，这是一个初稿

害人虫 · 发表于 2012-8-10 20:27:18

兄台你好又来麻烦你来了把滤波电容去掉用的直接反电势法也没有延时30度波形如下，超前滞后换相也就是左右2臂不对称能不能帮忙看下会是什么原因

Anteater · 发表于 2012-8-10 20:45:50

害人虫发表于 2012-8-10 20:27
兄台你好又来麻烦你来了把滤波电容去掉用的直接反电势法也没有延时30度波形如下，超前滞后换相也就是 ...

抱歉，这个图我真的不懂，

电路怎么配置的？ PWM 的方式？

害人虫 · 发表于 2012-8-10 21:07:38

本帖最后由害人虫于 2012-8-10 21:09 编辑

Anteater 发表于 2012-8-10 20:45
抱歉，这个图我真的不懂，

电路怎么配置的？ PWM 的方式？

电路和MK的差不多不带电容不过我是用的外部的LM39，PWM 为连续增减计数模式周期中断去读LM339引脚状态（此时pmw为导通状态）调制方式HPWMLon

976717326 · 发表于 2012-8-11 22:17:47

hpy168888 发表于 2012-8-11 14:35
你打算用STM32做四合一？

现在就做一个电机的电调都没有做好，不知兄台有什么高见？有兴趣讨论一下？

976717326 · 发表于 2012-8-11 22:39:25

hpy168888 发表于 2012-8-11 22:29
同样是电调没做好~~~程序上的问题~~~手头上的凤凰电调原理图的元器件也看不清··在研究呀~你呢~~用什么 ...

你也是stm32？我现在开环，闭环，过流检测都做了一点，都不完善。。。正在纠结之中。。
原理图是参考MK的，也没有用驱动芯片，直接三极管加mos管搞定。
你说的主控是什么意思？

害人虫 · 发表于 2012-8-12 22:28:26

Anteater 发表于 2012-8-10 20:45
抱歉，这个图我真的不懂，

电路怎么配置的？ PWM 的方式？

中心对齐PWM 直接反电势法切换的时候第一次延时30度不知道兄台怎么处理的还是直接提前30度换的

害人虫 · 发表于 2012-8-13 19:17:26

fm007 发表于 2012-8-3 10:54
DSP对位和加速没那么明显
加速步进好一些

兄台有时间帮忙分析下不胜感激
http://www.amobbs.com/thread-5491777-1-1.html

害人虫 · 发表于 2012-8-20 08:34:15

lixin91985 发表于 2012-8-3 11:44
本人以前做的比较器检测，连续测试1K次启动，会有一次启动不成功，让人比较郁闷。
启动的顺滑度到没有什么 ...

兄台你好，相请问下在MK的反电势检测电路上去掉电容后就是常说的同步检测吗，如果是请问下这个同步检测有出处吗，这个同步检测可以称为直接反电势检测吗谢谢

lixin91985 · 发表于 2012-8-20 08:58:18

害人虫发表于 2012-8-20 08:34
兄台你好，相请问下在MK的反电势检测电路上去掉电容后就是常说的同步检测吗，如果是请问下这个同步 ...

没玩过MK的东西。

害人虫 · 发表于 2012-8-20 09:13:37

lixin91985 发表于 2012-8-20 08:58
没玩过MK的东西。

传统的反电势检测电路

你们常说的同步检测是不是就是在这个电路上去掉了滤波电容

lixin91985 · 发表于 2012-8-20 09:16:24

这个要看电机的特性。可以认为该电容很小，或者没有。

你的图是基于AD的同步检测。
我一般是用比较器。这样节省很多MCU资源。

Anteater · 发表于 2012-9-18 01:26:09

ARM的那个版本的PCB做出来了，过几天焊上去看看能不能转

Anteater · 发表于 2012-9-19 21:44:55

距离上次更新已经有一段时间了，板子做回来了，同时搞定了贴片回流焊，因此可以做出双面贴片的电调了，阻容都是0603的，IC基本上都是0.5mm引脚的

正面

反面

还没上电，不知道通不通呢

ARM/DSP 无刷电调（正转/反转）

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