FOC电流环速度环调试记录

news/发布时间2024/5/15 13:45:24

FOC电流环速度环调试记录

电流环：

首先foc控制中都采用PI控制，没有引入微分，因为电流的采样率非常高不需要加入微分项；微分项的加入，会使电流采样中的高频小信号误差起到放大的作用，把小的误差放大，带到系统中来，这个时候Kd的加入容易导致震荡不但不减小反而扩大。

从数学公式上就很容易看出，比如说sin100x，微分一下不就是100cos100x了吗。

这里通过先调试 D轴，将 Q轴的 PI控制器设置为零，这样可以排除 Q轴的影响，在单轴达到比较好的响应效果之后，将 D轴的 PI控制器参数拷贝一份送给Q轴的PI控制器即可。

D轴调试时，先只加入比例环节，可以将的系数逐渐增大，会发现反馈值逐渐靠近给定值，再加入积分环节发现系统虽然存在超调，但是最终反馈可以稳定在给定值。加入积分环节时有个问题要注意，就是要对积分项进行限幅，否则，过大的积分会让电流环严重超调，而过小电机发挥不出力量。

参数确定：

1、

计算法
在这里插入图片描述

由自控原理关于电机PI控制器的传函可以推出（推导可以看TI的文章），这里看结论就行。
这里在图中可以看出，电机在dq坐标系下的电路模型中纯在dq轴的耦合项，这里可以在pi控制器后加入前馈控制器来消除耦合。

不过这里就不用前馈了，相当于在pi控制器中，直接将这误差代入pi控制器去控制了，等于用pi控制器就消去了耦合误差。
2、

经验法

调电流环目标都为0，P加大到有电流尖叫再减小一半，I=P/2。这里噪声来源于电流的反馈，所以PI参数大了就会把噪声放大通过电机震动表现出来。我手头这里有个电机经验法算出的pi和计算的几乎没差，不同电机不同而议把。

3、还有其他一些方法，可以网上再去查查。

验证：上电后，电机机械角度和电角度对准，之后进入电流闭环，再上位机给定iq目标值，电机立即加速到全速，此时用手堵住电机，观察Iq和Id的大小。

速度环

这里不难，首先是获取电机速度，我这用的绝对式编码器TLE5012所以比较简单，直接按照速度环的控制周期的时间去计算电机的角度差，即dtheta/dt。

这里不除以周期了，就用dtheta角度差，其实没差，就是本来的单位是角度/每秒，现在就是速度单位改变了。我觉得本来dtheta就有误差了除这么小一个周期，也就是相乘，那么就还把误差放大了，不知道我这里的理解对不对。不过反正都能用。

下面给出我的速度计算代码：

#define SPEED_KP 0.1f
struct Speed
{	float angle;float last_angle;float speed;float speed_last;
};float SpeedCalculate(struct Speed* Speed) // 计算速度
{float value;//dthetaSpeed->speed = (Speed->angle - Speed->last_angle);//解决速度正负if(Speed->speed < -180 ){Speed->speed = Speed->speed  + 360;}else if(Speed->speed > 180 ) {Speed->speed = Speed->speed  - 360;}Speed->last_angle = Speed->angle ;//Speed->speed = Speed->speed/0.0002f;  //Ts = 200us//LPFvalue = SPEED_KP * Speed->speed + (1-SPEED_KP) * Speed->speed_last;Speed->speed_last = value;return value;
}