电机分类
传统的电机分为同步电机(SM)、异步电机(IM)、直流电动机(DCM)三大类;
BLDCM与DCM结构是相反的。即电枢绕组在定子上,励磁在转子上为永磁体;用电子焕相取代机械换相。换相需要知道转子位置信息。
- PMSM 永磁同步电机(正弦波驱动)
- BLDC 直流无刷电机(方波驱动)
永磁同步和直流无刷的区别
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一般无刷直流电机设计的时候,气隙磁场是方波的(梯形波)而且平顶的部分越平越好,因此在极对数选择上一般选取整数槽集中绕组例如4极12槽,并且磁钢一般是同心的扇形环,径向冲磁. 并且一般装Hall传感器来检测位置和速度,驱动方式一般是六步方波驱动,用于位置要求不是很高的场合;
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而永磁同步是正弦波气隙, 越正弦越好,因此极对数上选择分数槽绕组,如4极15槽,10极12槽等,磁钢一般是面包形,平行充磁, 传感器一般配置增量型编码器,旋转变压器,绝对编码器等.驱动i方式一般采用正弦波驱动,如FOC算法等,用于伺服场合.
位置传感器
- 霍尔反馈对于电动机中的每个极对都有6种状态,当电机为两对极时cpr = 6*2 = 12;
- 巨磁编码器采用英飞凌 TLE5012B-E1000 磁编码器(ABI接口) + 6mm径向磁铁,TLE5012编码器手册中给出的 (4096 steps per full rotation),我们只需要将 4096 * 4 就是我们这里需要的每圈计数值
极对数
- 使用磁铁或铁块测量电机中的永磁体吸引次数,使用磁铁测量次数为极对数,使用铁块测量为极数。该方法实用性不强。
槽(N)和极(P)
无刷电机的槽极结构主要分为分数槽集中绕组和整数槽绕组,在模型领域可谓泾渭分明,外转子无刷电机几乎为分数槽绕组,内转子无刷电机几乎为整数槽绕组;
- 分数槽的概念可以直接理解为
槽数÷3(相数,模型都是3相电机)÷极数=分数(即不是整数) 即为分数槽电机
带宽
带宽”是您的系统的控制带宽。 发送一条运动控制指令,从设定值更改到系统到达新设定值的时间,所实现频率。
控制方法总结
- 注入采样可以实现控制中断有较好的同步性。
- 当采样电阻在下桥臂时应避开pwm的上升沿采样在pwm平滑段采样。
- 计算速度方向时一般以180°作为计算分界点,要求采样间隔大于电机最大速度下(霍尔/2变化距离)正如机器人掉电角度保存的处理策略;
- 使用读取霍尔电平状态的方法获得霍尔信号的脉冲序列时,建立对应的编码器换间隔表如电机正转时2,3,1,5,4,6(0,1,2,3,4,5)对应的HALL_deta_table[HALL_NUM]= {2,0,1,4,3,5};
- 生成中心对齐的PWM波形时定时器设置频率为期望频率的2倍。 如20K的中心对齐pwm波=40K = 168M/4200;
- 电机运行时的PWM波形频率一般高于人耳的听觉范围(20HZ~20kHz),避免高频电流噪声对人的影响。
计算优化
cortex M4F处理器具有硬件单精度浮点单元。 但是,双精度运算并没有被加速,因此应该避免。 以下正则表达式会清除双精度运算:
- find: ([-+]?[0-9]+.[0-9]+(?:[eE][-+]?[0-9]+)?)([^f0-9e])
- replace: 1f2
文中部分参考野火、硬石及网络资源。