如何从零开始写一套自己的FOC矢量控制程序-上官致远

如何从零开始写一套自己的FOC矢量控制程序

文/上官致远

刚开始接触矢量控制，往往有一种似懂非懂的感觉。

看一遍原理，感觉懂了，过两天再看，发现又有不理解的地方，就这样在懂与不懂之间徘徊着。很多朋友常常用各大芯片商的电机驱动库，然后不停的调参，调来调去总是不能找到最优值，因为不太明白内部的实现原理，因此调起来漫无目的。

最好的办法就是在读懂原理之后，自己动手写程序。

从建立工程开始写，包括底层各大模块的配置、FOC核心算法、任务处理、什么时候打开什么中断、各个模块之间的优先级、速度的计算方式、角度的计算方式、PID算法、电流环的调试、速度环的调试等。

只有自己写一遍才能明白各模块之间的关系以及配置原理。

在写的同时配合阅读算法原理，保证明白每一步的作用。

边写边调试，确保各个模块功能正常。

一般的调试流程可以按下面的思路进行，由简到繁、由内到外、循序渐进的过程。以有感霍尔为例：

1. 根据自己板子的晶振合理配置系统时钟，确保嘀嗒定时器按约定频率运行；

2. 按原理图设置配置对应的电流采样ADC通道，在规则通道的基础上加入三个注入通道，并考虑

初始电流偏置的影响！合理配置ADC中断函数，测试ADC中断的响应频率是否符合预期；

3. 配置高级定时器，输出互补对称的方波，加入死区，改变占空比，示波器查看输出是否合理。

测量H桥驱动芯片的输出级是否能快速响应输入级的变化，且波形是否符合预期；配合H桥驱动，给定几个固定占空比，比如25%、50%、75%等，万用表测量H桥输出是否是电源电压的1/4、1/2、3/4；

4. 配置霍尔传感器接口定时器，手动拨动电机一圈，在有效停止的位置上看程序是否有中断响

应，测试程序响应到的霍尔状态是否按正序或逆序排列；

5. 配置DAC功能，主要用于调试电角度和采样电流；

6. 编写FOC核心算法，包括Clarke变换、park变换、SVPWM算法等；比较关键的环节是

SVPWM，可以先打开ADC的中断，在中断中执行FOC的核心算法，此时，可以先给定一个Vq，角度先手动累加，如果电机能稳定的旋转起来，那么SVPWM算法应该是正确的；

7. 电机旋转起来之后，可以开始测试霍尔电角度的积分算法是否正确；这个时候可以使用DAC输

出电角度，用示波器观察电角度曲线是否是一条平滑上升或下降的直线，如果台阶明显，那么很可能是同步电角度没有测量正确，或者是积分计算错误；

8. 电角度正确之后，可以将电流采样送到DAC输出，测试ADC采样电流是否是正弦函数，这一步

间接验证了ADC采样点的配置是否正常；

之后测试电流环响应是否够快，是否震荡等；

9. 加上速度环，测试速度响应曲线；速度的计算一般放到嘀嗒定时器中，速度计算的频率一定要

高于速度环的频率，否则调速会不正常；

10. 如果有位置环，在确保以上功能正常后再测试位置环。

完成以上步骤基本上已经写出了一套属于自己的FOC矢量控制算法，也算是真正的迈进了矢量控制的大门。