三相无刷电机驱动-32G系列-无HALL-PID控制-OLED显示-串口绘图启动改进版本

梁*** · 发表于 2024-3-27 16:31:25

/*************       功能说明       **************
本程序试验使用 32G12K128-LQFP48 来驱动无传感器无刷三相直流电机，使用PID控制.

关于无感三相无刷直流电机的原理, 用户自行学习了解, 本例不予说明.
本例使用四轴飞行器2212电机带大疆9450桨测试，效果不错，速度稳定，请看视频。

P0.3接的电位器用于设定转速, 顺时针旋转电位器电机加速.
或者使用串口设定转速，也可以允许返回数据用串口绘图显示设定转速、当前转速、PWM值曲线。
电位器ADC读数转换成0~2047，对应设定转速0~204.7转/秒，
串口命令切换电位器还是串口设定转速。测试时如果电机装有螺旋桨，请务必注意安全，
由串口控制切换到电位器控制前请确认电位逆时针转到底。
I2C接口OLED12864显示相关参数。

串口单字符指令（不分大小写）：
0:  不返回串口绘图数据（上电默认）
1: 返回串口绘图数据
V:  允许电位器控制转速(上电默认)
U:       允许串口控制，上电默认电位器控制
单字符命令回显本字符。

串口发送字符串设置采样时间、目标转速、pGain、iGain、dGain，数据之间逗号分隔：
8,60,10,200,100,
8: 采样(处理)时间间隔, ms.
60: 目标速度, 单位: 转/秒. 电位器调速时忽略.
10: pGain比例增益, 单位: *1
200:  iGain积分增益, 单位: *0.001
100:  dGain微分增益, 单位: *0.001
******************************************/

以前版本，本意为了简单，所以启动很简单，但由于使用完全开环启动，适应性差。
这个版本修改启动算法，参考了一下论坛网友bhx的启动算法，一些变量定义都意一样的，在此特别感谢bhx！
其程序参考帖子如下：

分享一个低成本STC8H1K08无刷小电调
https://www.stcaimcu.com/thread-17391-1-1.html
(出处: 国芯技术交流网站)

实测启动比较容易成功。启动时检测反电动势正常后再切换到闭环。
不同的电机其特性可能差别很大，如果启动不顺畅，则调整跟电机特性相关的一些宏参数以适应您的电机。
例子提供2个电机的参数，一个是四轴飞行器2212电机（高转速），一个是家用直流风扇电机（低转速），以供参考。
我测试我手上大部分电机都可以，低速的用风扇电机的参数，高速的用2212的参数。
风扇电机由于带16寸的扇叶，惯性很大，所以要慢速启动。而2212带的是大疆的9450桨，惯性小，所以启动快。

P0.3接的电位器用于设定转速, 顺时针旋转电位器电机加速.
电位器ADC读数转换成0~1023，对应设定占空比0~1023/1024，

关于电机转速：
很多人都问电机能转多快，其实程序只关心能换相多快，即电角度转速，电机实际转速跟磁极数有关。
本程序最快换相速度为12KHz，最小换相周期大约80us，对应电角度转速（换相转速）为 12KHz/6 *60=12万转。
实际电机转速跟磁极数N有关，电机转速 = 换相转速 / N/2，N/2也称磁极对数。
四轴飞行器的电机容易看出磁极数，数一下转子上的钕铁硼磁铁数就OK，比如2212电机是12N14P，即12槽14极，12个线圈，14个磁极。
对于2212电机，最高转速为 120000/14/2=17143转。
对于电吹风/吸尘器这类电机，需要很高的转速，只有2个磁极，最高转速就是12万转。

电路预览，附件有详细电路。
截图202403271625196380.jpg