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2025-02-21
回复了主题帖： >>征集 | 晒电机控制痛点与难题，一起寻求最优解！

在电机控制系统的设计中，工程师常面临以下痛点和难点，涵盖硬件、算法、系统集成等多个方面：一、硬件设计难点 1. 功率器件选型与损耗 - 高频开关（如MOSFET/IGBR）的开关损耗、导通损耗和热管理问题，需平衡效率与散热成本。 - 高压/大电流场景下器件可靠性和寿命的挑战。 - 散热不良，导致电机控制系统长时间运行时面临挑战；在选型时也需要考虑电机产品的散热条件。 2. 高精度电流采样 - 电流检测易受电磁干扰（EMI）影响，低信噪比导致控制精度下降（如FOC中的相电流测量）。 - 传感器（如霍尔元件、分流电阻）的非线性误差和温漂问题。 3. PCB布局与EMC问题 - 高频开关噪声耦合到信号回路，导致控制信号失真。 - 功率地（Power Ground）与信号地（Signal Ground）分离不当引发共模干扰。 - 硬件的布局导致驱动电路的信号干扰，比如米勒平台的震荡，寄生电感导致的门极信号受干扰；严重可能会导致功率器件的上下桥直通二、软件算法挑战 1. 复杂控制算法实现 - 矢量控制（FOC)：需精确解耦d-q轴电流，对电机参数（如电感、电阻）敏感，参数漂移易导致性能下降。 - 无传感器控制：低速/零速时反电动势微弱，观测器（如滑模观测器、龙伯格观测器）设计复杂，易受噪声干扰。 - 弱磁控制：高速运行时需动态调节磁场，易引发稳定性问题。 2. 实时性与计算资源限制 - 高速电机（如10万转以上的电主轴）要求控制周期极短（微秒级），对MCU/DSP的算力（如FPU、硬件加速模块）提出高要求。 - 多任务调度（如PWM生成、故障保护、通信）的实时性冲突。 3. 参数辨识与自适应控制 - 电机参数（如转子电阻、磁链）随温度、老化变化，需在线辨识（如模型参考自适应系统，MRAS）。 - 负载惯量变化（如机械臂负载突变）时的自适应调整难度。 4.多种参数的调试 - 不同电机需要调整多种参数，才能是电机运行到正常状态；无传感器控制，不同的观测器需要调整观察器的参数也不同及繁琐； - 调试程序的可视化，现在目前常用的是通过串口来检测软件的参数进行调试，有些可能还不可时只能看电机的实际运行状态。三、系统集成问题 1. 多物理场耦合 - 电磁场、热场、机械振动的相互影响，如电机发热导致永磁体退磁。 - 高速电机轴承润滑与机械谐振点的抑制。 2. 动态响应与稳定性矛盾 - 高动态响应需求（如伺服系统）需提高控制带宽，但可能引发系统振荡（如PID参数整定困难）。 - 非线性负载（如摩擦、死区）导致传统线性控制方法失效。 3. 多电机协同控制 - 机器人关节、电动汽车轮毂电机等场景下的同步控制，需解决通信延迟和分布式控制策略。四、特殊应用场景挑战 1. 极端环境适应性 - 高温（如工业炉附近）、低温（如电动汽车冬季）、粉尘或腐蚀性环境下的可靠性设计。 - 航空航天领域对重量、体积和抗辐射能力的严苛要求。 2. 安全性与故障保护 - 过流、过温、堵转等故障的快速检测与保护（如硬件比较器响应速度）。 - 功能安全（如ISO 26262）要求下的冗余设计与故障注入测试。 3. 成本与性能平衡 - 工业领域对低成本方案的需求（如方波驱动替代FOC）与性能妥协。 - 高精度编码器（如光电编码器）的成本与无传感器方案的性能矛盾。五、新兴技术带来的挑战 1. AI与电机控制的结合 - 基于深度学习的参数辨识或故障预测对实时性和数据量的需求。 - 强化学习在自适应控制中的应用面临算法复杂度和硬件部署难题。 2. 宽禁带器件（SiC/GaN）的驱动 - 高频开关（MHz级）带来的栅极驱动设计挑战（如寄生参数抑制）。 - 高速开关导致的EMI问题加剧。看了下TMC9660是一款高度集成的单片栅极驱动器和电机控制器IC；集成了驱动和降压电源；比较吸引我的点是它能支持多种类型的电机；可以用来开发步进伺服、直流伺服BLDC/PMSM。还是很期待可以看看实际演示效果的。
2025-02-05
回复了主题帖： [极海APM32M3514电机]+无感电机运行

lugl4313820 发表于 2025-1-26 22:35 可以呀，这波形挺好的呀，这是什么仪器来着？是电流探头测试的波形；示波器的电流钳
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lugl4313820 发表于 2025-2-4 21:40 启动非常平稳呀，波形中间为什么有下降得这么快，是特别的算法吗？是上桥PWM-下桥ON方波控制的，下桥是有常开所以有下降得这么快
2025-01-16
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本帖最后由 kjsm 于 2025-1-15 09:51 编辑极海APM32M3514无感FOC测试；继上次运行完有感驱动BLDC 这次尝试官方的无感DEMO程序；官方的程序已经把DEMO的硬件都配置完成；主要根据自己不同的电机调试parameter.h里的参数基本就可以将电机运行起来。分享下调试过程注意的几点： 1、观察下系统是否报错；若运行过程中程序报错，则可以通过观测“M1FaultID_Record”故障标识确认报错代码，进而定位到问题所在，进行分析及排查。Fault.h文件中参数如下图所示。 2、观察状态机的值；系统运行到哪一种状态，可以通过eM1_RunSubState来观察； 3、分步调试；BLDC无感的三段式启动无刷电机的三段式启动是一种特殊的启动技术，主要应用于无刷直流电机（BLDC）在静止或低速时反电动势很小或为零，无法直接通过反电动势信号确定转子磁极位置的情况。这种启动技术确保了电机能够从静止状态平稳过渡到运行状态，并保证了启动的可靠性。以下是对无刷电机三段式启动的详细解释：定义与原理三段式启动技术是指将无刷直流电机的启动过程划分为三个阶段：转子预定位、外同步加速和运行状态切换。这三个阶段共同协作，使电机能够顺利启动并稳定运行。转子预定位：目的：确定转子在静止时的位置，为电机启动做好准备。方法：一般采用磁制动转子定位方式。系统启动时，任意给定一组触发脉冲，在气隙中形成一个幅值恒定、方向不变的磁通。只要保证其幅值足够大，这一磁通就能在一定时间内将电机转子强行定位在这个方向上。外同步加速（强拖）：目的：在转子预定位后，由于此时定子绕组中的反电动势仍为零，必须人为地改变电机的外施电压和换相信号，使电机由静止逐步加速运动。方法：恒频升压法：换相信号频率不变，逐步增大外施电压使电机加速。恒压升频法：保持外施电压不变，逐渐增高换相信号的频率，使电机逐步加速。升频升压法：同时逐步增大外施电压和增高换相的频率。运行状态切换：目的：当电机通过外同步加速到一定的转速，反电势信号可以准确检测时，由外同步向自同步切换。方法：可以通过试验观察反电势信号能够被准确检测的转速，当达到这一转速时即可进行切换。另一种方法是通过试验检测出达到预定切换转速的时间，通过软件定时器设置切换时间。三段式启动电流示意； 4、电机启动时分三段启动：我们在调试时，也可以一步一步状态调试；我的做法时；在状态机先注释下个状态；如我先调试开环启动，就注释下闭环的状态。每步调试，查看电机实际的运行状态。最后我的电机实际运行的视频 [localvideo]ae1eeaeb01f5bd6b1ed392bfdd5228f6[/localvideo]
回复了主题帖： [极海APM32M3514电机]+PWM使用及电机运行

常见泽1 发表于 2025-1-15 11:18 楼主你的电机和驱动用的是啥型号驱动板是极海APM32M3514电机通用评估板；驱动芯片和单片机合封在一起的。电机是以前淘宝二手买的找不到型号了；
2025-01-13
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本帖最后由 kjsm 于 2025-1-13 09:04 编辑接上一篇文章，https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1302655-1-1.html 读到了hall信号，这里初步使用PWM的控制实现电机控制。硬件介绍：APM32M3514集成了驱动，MCU的PWM引脚与驱动的连接如下：使用的是TMR1高级定时器配置PA8/PA9/PA10复用功能配置PWM的计数模式，和打开PWM的更新中断通过上篇文章的基础，通过读取HALL信号，使用上桥PWM下桥打开的控制方式；H_PWM-L_ON的方式驱动电机在PWM中断里处理换向程序；通过读取的hall信号进行6步换向驱动电机。驱动输出的电压波形电机运行视频： [localvideo]70af5464e78975debaebebf0568c344d[/localvideo]
2025-01-03
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本帖最后由 kjsm 于 2025-1-3 09:37 编辑这次试下使用APM32M3514对三相霍尔信号读取；霍尔传感器电机中的霍尔传感器为单极性霍尔传感器，即在靠近N磁极时表现为高电平，在靠近S磁极表现为低电平。直流无刷电机的霍尔传感器布置方式为120°和60°两种，对应着两种控制序列。参考网上这个的文章https://blog.csdn.net/Seigyoravel/article/details/138876974 120°霍尔的分布霍尔信号的波形如下图：开发板上的霍尔信号连接的是PA3/PA1/PA0引脚；我打算通过GPIO的外部中断来对霍尔信号进行读取，通过外部中断的上升/下降沿触发中断 GPIO的中断信号：配置GPIO为输入引脚及配置GPIO使用外部中断功能配置外部触发中断的模式，上升沿和下降沿均触发，使能中断触发中断后，写入同一个中断处理函数如图蓝色为U相的霍尔信号输入，黄色线是每次进入外部中断进行一次IO口翻转。三路霍尔信号120°的霍尔上升和下降均触发；所以一个蓝色霍尔信号，有六次翻转。将三相的霍尔信号进行整合按HC-HB-HA记录；定义一个数组Hall_Three.HallUVW[3]； HC为1时；Hall_Three.HallUVW[2]就置1否则为0依次类推；三相霍尔信号组合，通过串口打印出霍尔的状态；
2024-12-24
发表了主题帖： [极海APM32M3514电机]+ADC和内部运放使用

今天测试下APM32M3514里的ADC和内置运放的应用；硬件上我打算用滑动变阻器可以用来观察ADC的采样值的变化 ADC的采样使用了PA7 初始化配置GPIO和ADC的采样设置在AD中断程序中，读取AD的值并串口打印出来串口打印出来的AD采集数据 APM32M3514里面还内置4个运算放大器，运放的压摆率在10V/us; 这个参数代表运放响应迅速；可以在电机应用中放大采样相电流的信号；内部运放的电路示意图 APM32M3514内部运放可以配置两种情况；内部增益和外部增益； OPA软件的配置如下：通过AD读取运放的OPA输出引脚的电压
2024-12-17
发表了主题帖： [极海APM32M3514电机]+串口调试使用

本帖最后由 kjsm 于 2024-12-17 09:16 编辑今天测试下APM32M3514；板上预留的串口是连接到PF0/PF1上的；要想使用PF0和PF1串口通信，板上需要先要把R37/R38的0电阻移动到R44和R45上因为是复用了连接外部晶振的IO口，需要使用内部时钟HSI 可以直接使用HIS内部时钟是8MHZ，要想得到更高频率需要设置PLL；可以参考在system_apm32m35xx.c修改，通过查看规格书 HSICLK只能2分频后作为PLL时钟源；查看PLL倍频系数 SystemCoreClock最高能设置在（8/2）*16 = 64MHZ 相关的软件配置如下 PF0/PF1将配置复用串口是AF1；配置串口模式，使能串口中断在USART1中断里写下接收的数据的处理程序实际的效果如下：
2024-12-11
发表了主题帖： [极海APM32M3514电机]+初步开箱和GPIO口使用

开箱后板子十分小巧精致；因为APM32M3514集成了运放、LDO和栅极驱动看介绍板的接口如下： APM32M3514是M0+ 72MHz的MCU；内部集成了运放和M0CP协处理器；这个协处理器可以方便计算电机多种运算；而且APM32M3514集成了LDO和栅极驱动；集成度是很高的一款芯片可以去官方的芯片资料下载地址；下载对应的工具包 https://www.geehy.com/product/fifth/APM32M3514#info 打开SDK下的GPIO工程一开始用J-link没有找到芯片，板上的LED灯是连接PA12引脚；把对应的引脚初始化下：用示波器观察GPIO的翻转情况如下; 这就是我的APM32M3514初步入门，后面会继续测评板子其他功能；
2024-11-27
回复了主题帖：测评入围名单：极海APM32M3514电机通用评估板

个人信息无误，确认可以完成测评分享计划。
2024-08-08
回复了主题帖： >>征集 | 使用 MCU，哪些问题最令你头大？

在使用（MCU）进行项目开发时，以下是一些我总结令人头疼的问题： 1/硬件兼容性和稳定性问题：不同批次的MCU之间可能存在微小的差异，这可能导致在某些硬件上工作正常的代码在另一批次的MCU上无法正常工作。 MCU的稳定性问题；MCU产品的成熟性；样品没问题到量产时出现偏差过大，能否量产问题 2/电源管理：低功耗设计是许多嵌入式应用的关键，但正确管理MCU的电源状态（如睡眠、唤醒、低功耗模式等）往往很复杂，并且容易出错。供电电压的波动和噪声也可能对MCU的稳定性和性能产生负面影响。抗干扰能力不够担心MCU突然失效，程序跑飞。 3/调试困难：由于MCU的运行环境和PC机截然不同，调试过程可能相当复杂，特别是在没有适当的调试工具或调试接口的情况下。实时系统的问题可能难以复现，增加了调试的难度。能有好的调试工具就能快速找到软件问题 4/电磁兼容性（EMC）和电磁干扰（EMI）：在嵌入式系统中，EMC和EMI问题可能导致设备性能下降或完全失效。这些问题可能由多种因素引起，包括电路设计、PCB布局、电源质量等 5/资料例程是否完善在嵌入式系统中，快速的上手也是MCU考虑的一方面；资料和例程的齐全，说明文档的存在，能够让工程师快速的熟悉一款新的MCU；加速产品的开发进度。例程的注解能够更方便的了解例程的功能和外设的使用