timegate 墨鸢大佬写的《无感无刷直流电机之电调设计全攻略》，主要讲了关于无刷直流电机的驱动的基本原理，以及无感控制的知识要点，并且附上了德国 MK 项目电调代码（V0.41 版本）的全代码分析。 ### 无感无刷直流电机之电调设计全攻略 #### 一、前言 本文旨在深入探讨无感无刷直流电机（BLDC）及其电子调速器（ESC）的设计与实现方法。随着技术的进步，无感控制已成为现代BLDC应用中的关键技术之一，尤其是在无人机、电动汽车、工业自动化等领域。本文将围绕无刷直流电机的基础知识、工作原理、无感控制策略、反电动势检测及过零检测等核心内容展开讨论，并通过具体实例来加深理解。 #### 二、无刷直流电机基础知识 ##### 2.1 三个基本定则 在深入了解无刷直流电机之前，我们先回顾一下电磁学中的三个基本定则：左手定则、右手定则（安培定则一）和右手螺旋定则（安培定则二）。 - **左手定则**：用于判断载流导体在磁场中受到的作用力方向。伸出左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 - **右手定则（安培定则一）**：用于判断直导线周围产生的磁场方向。将右手伸平，大拇指与其余四指垂直，且处于同一个平面内；让磁感线垂直穿入掌心，四指指向电流的方向，则拇指指向为磁场的N极方向。 - **右手螺旋定则（安培定则二）**：用于判断载流螺线管或环形电流产生的磁场方向。将右手握成拳状，四指指向电流方向，大拇指指向螺线管内部或环形电流中心，则大拇指的方向即为磁场的N极方向。 ##### 2.2 内转子无刷直流电机的工作原理 内转子无刷直流电机是指其转子位于电机内部的一种类型，通常采用磁回路分析法进行研究。 - **磁回路分析法**：通过对电机内部磁通路径的分析，可以更好地理解电机的工作原理。磁回路由磁性材料构成，当电流通过绕组时会产生磁场，进而与永磁体相互作用产生转矩。 - **三相二极内转子电机结构**：这种类型的电机具有简单的结构特点，包括两个磁极的转子和定子上的三相绕组。通过改变绕组中电流的流向，可以实现电机的正反转。 - **三相多绕组多极内转子电机的结构**：这类电机的特点在于拥有多个绕组和多个磁极，从而提高了电机的效率和性能。其内部结构更为复杂，但能够提供更平稳的运行效果。 ##### 2.3 外转子无刷直流电机的工作原理 外转子无刷直流电机则是指其转子位于电机外部的一种类型，常见的结构如下： - **一般外转子无刷直流电机的结构**：这类电机通常采用外部转子和内部定子的结构形式，其特点是转子位于电机外壳之外，定子位于电机内部。 - **新西达2212外转子电机的结构**：作为一款典型的外转子电机，新西达2212采用了特殊的结构设计，以提高其动力输出和效率。该电机具有较高的转速范围和扭矩输出能力。 #### 三、无刷直流电机转矩的理论分析 无刷直流电机的转矩是衡量其性能的重要指标之一。了解电机转矩的产生机制对于优化电机设计至关重要。 - **传统的无刷电机绕组结构**：传统的无刷直流电机通常采用Y型连接方式的三相绕组。这种连接方式使得电机在运行过程中能够产生连续的转矩。 - **转子磁场的分布情况**：转子磁场的分布对电机的性能有着直接影响。合理的磁场分布可以使电机在运行过程中产生较大的转矩，并减少损耗。 - **转子的受力分析**：通过分析转子在不同状态下受到的力，可以更好地理解电机的工作原理。这些力包括电磁力、机械力等，它们共同作用于转子上，使其产生旋转运动。 - **一种近似分析模型**：为了简化计算过程，通常会采用一些近似模型来分析电机的工作状态。这些模型可以帮助工程师快速估算电机的关键参数，并指导电机的设计与优化。 #### 四、无感控制策略 无感控制是针对无刷直流电机的一种先进控制方法，其核心在于无需使用位置传感器即可实现对电机的有效控制。 - **六步方波控制**：这是一种常用的无感控制策略，通过六个步骤循环改变电机绕组中的电流方向，使电机产生连续的转矩。这种方法简单有效，适用于多种应用场景。 - **反电动势过零检测**：在无感控制中，准确地检测到反电动势（Back EMF）的过零点是关键。这可以通过比较电机绕组电压与参考电压来实现，从而确定电机的位置和速度。 - **代码实现**：为了帮助读者更好地理解和实践无感控制策略，本文还提供了德国MK项目的电调代码（V0.41版本）的全代码分析。这些代码详细展示了如何实现上述控制策略，并提供了实用的编程技巧。 无感无刷直流电机的电调设计涉及多个方面的知识和技术，从基础理论到实际应用都有着广泛的研究价值和发展空间。通过本文的介绍，希望能够为读者提供一个全面的理解框架，并激发更多深入探索的兴趣。

宽电压工作9~36V，12025机种，42矽钢片，电流驱动模式，恒转速，自带过流、堵转保护，相电流可任意调整（矩形波、梯形波、正弦波、三角波），高效率，更静音应用领域:落地扇、桌面台扇、无刷直流散热扇备注:有相关类似应用，可提供技术支持LA6100关键特性 集成预驱动，直接驱动外部P+N半桥功率管 输入电压范围: 5~40V 相电流控制:高效率，静音，无过冲电压电流 SoftSW引脚设定相电流波形形状 自动超前角对准实现高效率和低反灌电源突波 软启动可配置 最小停转或维持转速可设定 最大转速可限定 自动重启堵转保护 FG&RD输出 封装TSSOP20L 应用领域:落地扇、桌面台扇、无刷直流散热扇

FOC开环控制仿真

直流无刷电机三闭环转角位置控制（包括位置环，速度环，电流环） 三相无刷直流电机simulink模型。 BLDCM。 完全自己搭建的模型，向器模型也是自己搭建的。 能够准确跟踪目标转角。 图1-模型的整体概览图 图2-模型控制器部分 图3-三环PID控制逻辑截图 图4-定目标转角定负载的仿真转角跟踪图 图5-图9-本人全网头像 图6-PWM波输出 图7-变目标转角，变负载仿真模型转角跟踪图 图8-定目标转角，变负载仿真模型转角跟踪图 直流无刷电机作为一种现代工业常用的电机类型，其高效率、高功率密度和长寿命的特点使其在众多领域得到广泛应用。在直流无刷电机的控制技术中，三闭环转角位置控制是一个复杂的控制策略，涉及位置环、速度环和电流环的精确控制。通过这一控制策略，电机能够准确地跟踪目标转角，实现高效、稳定的运转。 在构建直流无刷电机的三闭环控制系统时，通常使用Simulink这一强大的仿真工具来搭建模型。Simulink是MATLAB的一个附加产品，它提供了一个可视化的环境用于模拟、建模和分析多域动态系统。通过Simulink模型，工程师可以直观地设计、调整和验证控制系统，特别是在电机控制领域，它可以帮助设计师更好地理解和实现复杂的控制算法。 在这个控制策略中，位置环负责确保电机转子转动到精确的目标位置，速度环负责确保电机转速按照预期运行，而电流环则关注电机绕组中的电流，保证电机不会因为过载而损坏。这三个环路相互配合，通过反馈机制使得电机的运行更加稳定，响应更加迅速。 在直流无刷电机三闭环转角位置控制系统中，PID（比例-积分-微分）控制逻辑扮演了核心角色。PID控制器是一种常见的反馈控制器，通过调整比例、积分和微分三个参数来达到对被控对象的精确控制。在电机控制中，PID能够根据转角、速度和电流的实时反馈，动态地调整控制信号，以保证电机按照预定轨迹运行。 对于直流无刷电机而言，PWM（脉冲宽度调制）波形输出是电机驱动的重要组成部分。通过调整PWM波的占空比，可以精确控制电机绕组中电流的大小，进而控制电机的转速和转矩。在Simulink模型中，可以清晰地模拟PWM波的生成和调节过程，从而在仿真环境中进行验证。 在仿真过程中，可以设置不同的运行工况，比如定目标转角定负载的仿真，或是变目标转角和变负载的仿真。通过这些仿真测试，可以观察电机在不同情况下的响应和性能，确保在实际应用中电机能够可靠地运行。仿真结果通常以图表的形式展现，如转角跟踪图，它直观地显示了电机实际转角与目标转角的对比，从而评估控制系统的性能。 文章中提到的“图1-模型的整体概览图”、“图2-模型控制器部分”、“图3-三环PID控制逻辑截图”、“图4-定目标转角定负载的仿真转角跟踪图”、“图6-PWM波输出”、“图7-变目标转角，变负载仿真模型转角跟踪图”、“图8-定目标转角，变负载仿真模型转角跟踪图”等，都是通过图形化的方式对模型的不同部分和仿真结果进行了展示。这些图形化的信息对于理解模型结构和仿真结果至关重要。 从个人角度出发，作者在文中提到了“图5-图9-本人全网头像”，这表明作者对自己的工作成果有较高的个人认同，并可能在个人网站或社交媒体上展示自己的研究成果和身份信息。 直流无刷电机的三闭环转角位置控制系统是一个高度集成和复杂的控制技术，通过使用Simulink工具和PID控制逻辑，能够实现对电机运行的精确控制。通过对不同运行工况的仿真测试，可以确保电机在各种情况下都能保持稳定和可靠的性能。这一技术的研究和应用对于提升电机控制系统的性能和效率具有重要意义。同时，图形化的结果展示和作者的个人标识，也展示了其对成果的自信和对个人品牌的建设。

控制器主控芯片采用STM32F405RGT6，控制器底层基于HAL库和FreeRTOS实时操作系统，预留CAN、USART、SWD、USB接口各一，便于通信和控制的工程应用。该控制器提供双路无刷电机控制，同时分别预留编码器接口与电压采样接口，适合于有感FOC与无感FOC的控制应用或算法验证。同时该控制板还可以适合于异步电机的矢量控制。 在现代电机控制领域，尤其是在需要高精度和复杂控制算法的应用中，FOC（Field Oriented Control，矢量控制）算法与高性能微控制器的结合已经成为一种标准。本文将详细介绍一款基于FOC控制算法和STM32主控芯片的双路直流无刷电机控制器的设计与应用。 控制器的核心芯片是STM32F405RGT6，属于STMicroelectronics（意法半导体）生产的高性能Cortex-M4系列微控制器。这款芯片具有高达168 MHz的运行频率，提供丰富的外设接口，并且内置浮点单元（FPU），非常适用于需要进行复杂数学运算的实时控制系统。在本控制器设计中，STM32F405RGT6作为主控单元，负责执行FOC算法并管理双路无刷直流电机（BLDC）的运行。 控制器底层软件基于HAL（硬件抽象层）库进行开发，HAL库为开发者提供了统一的硬件操作接口，简化了硬件特定编程的复杂性，使得软件更具有可移植性和可维护性。同时，系统还集成了FreeRTOS实时操作系统，这为多任务的并发执行提供了保证，能够确保实时性要求高的任务得到及时响应。FreeRTOS不仅能够管理任务的调度，还能提供同步与通信机制，这对于需要快速响应外部事件的电机控制应用来说至关重要。 在硬件接口方面，控制器预留了多个通用接口以满足不同通信和控制需求。其中，CAN（Controller Area Network）接口常用于工业现场的设备通信，具有良好的抗干扰能力和多主通信的能力；USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter）接口用于实现串行通信，可以连接到PC或其他微控制器进行数据交换；SWD（Serial Wire Debug）接口是用于调试的串行线调试接口，提供了一种快速调试微控制器的方式；USB（Universal Serial Bus）接口用于实现即插即用的USB通信功能，便于与计算机等设备进行数据交换。 在电机控制方面，控制器提供了双路无刷电机控制能力，这意味着可以同时驱动两个独立的电机，这对于需要多电机协同作业的应用场景非常有用。同时，每一路控制通道都预留了编码器接口和电压采样接口。编码器接口用于接入电机位置传感器，实现精确的位置反馈，这对于实现高精度的速度和位置控制是必要的。电压采样接口则用于实时监测电机的供电电压，这对于评估电机运行状态和保护电机免受过电压或欠电压损害具有重要意义。 值得注意的是，控制器不仅支持有感FOC控制，也就是需要使用电机位置传感器的控制方式，而且支持无感FOC控制，即无需使用电机位置传感器即可通过算法估算电机转子位置，实现对电机的精确控制。这种控制方式减少了系统的成本和复杂性，对于一些对成本敏感或环境适应性要求较高的场合特别有优势。 此外，该控制器还支持异步电机的矢量控制。尽管本文重点介绍的是直流无刷电机的控制，但控制器设计的灵活性使其同样适用于交流异步电机的控制。矢量控制技术使得异步电机的控制性能接近直流电机，因此在工业驱动和电动汽车等领域有着广泛的应用前景。 本文介绍的基于FOC控制算法和STM32主控芯片的双路直流无刷电机控制器是一款具有高度集成性、灵活性和强大控制能力的电机驱动解决方案。它不仅能够满足多种电机控制的需求，还能够通过预留的通信接口方便地与其他系统集成，为工业自动化、机器人技术、新能源汽车等高科技领域提供了可靠的技术支持。

原创直流有刷电机转速电流双闭环PID控制Simulink仿真模型及性能分析,直流有刷电机转速电流双闭环PID控制Simulink仿真模型与性能分析,直流有刷电机转速电流双闭环控制。 双环PID直流有刷电机转速控制Simulink仿真模型，模型全是原创搭建，电机模型使用simulink模块simscope自带的DC model，控制器采用了转速，电流双闭环pwm波控制。 图片中分别是: 1. 电机仿真模型 2 3.电机在阶跃情况下和正弦情况下的转速跟踪情况。 4. 电机负载变化图 5 6. 电机在阶跃情况和正弦情况下电机的电流以及扭矩的响应曲线。 7 8. 分别是电机在正弦情况下的PWM波输出。 模型+说明文档 ,核心关键词： 1. 直流有刷电机 2. 转速电流双闭环控制 3. 双环PID控制 4. Simulink仿真模型 5. 阶跃情况 6. 正弦情况 7. 电机转速跟踪 8. 电机电流及扭矩响应 9. PWM波输出 10. 模型与说明文档,基于Simulink仿真的直流有刷电机双闭环PID控制模型研究

基于滑膜观测器的无感Foc控制算法：永磁同步电机稳定控制方案，开源C代码及原理分析,无感Foc控制 滑模观测器smo 永磁同步电机正弦波控制方案 直流无刷电机 提供stm32 和 dsp源码 提供keil完整工程，不是st电机库 对电机参数不敏感，50%误差依然控制稳定 带有电流速度双闭环的pid程序。 算法采用滑膜观测器，启动采用Vf， 全开源c代码，全开源，启动顺滑，很有参考价值。 含有原理图，smo推导过程，simulink仿真模型。 。 ,无感Foc控制; 滑模观测器(SMO); 永磁同步电机正弦波控制方案; 直流无刷电机控制; STM32和DSP源码; Keil完整工程; 算法误差稳定性; 电流速度双闭环PID程序; 全开源C代码; 启动顺滑性; 原理图; smo推导过程; simulink仿真模型。,基于滑模观测器的无感Foc控制：永磁同步电机正弦波控制方案全开源源码

基于大疆A型开发板实现M2006直流无刷电机 位置环+速度环串级pid控制 使用大疆A板，根据官方示例移植的hal库代码。 hal库版本为1.18.0 选择“continue”，即可使用低版本的hal库。 根据提供的文件信息，我们可以梳理出以下的知识点： 大疆A型开发板是此次项目实施的硬件基础，它支持复杂的嵌入式系统开发。M2006直流无刷电机的控制是一个典型的电机控制系统问题，而在本次项目中，控制策略采用的是位置环和速度环串级PID控制，这在控制理论中是一种比较成熟的技术，尤其适用于对响应速度和控制精度有较高要求的场合。 PID控制（比例-积分-微分控制）是工业控制中最常用的技术之一。位置环主要负责电机到达目标位置的准确性，而速度环则负责电机运行的平稳性和速度的精准控制。在串级PID控制中，速度控制环作为内环，位置控制环作为外环，内环的输出作为外环的输入，这样的结构可以有效提高系统的动态性能和抗干扰能力。 大疆A型开发板搭载的hal库代码是官方提供的硬件抽象层库，它为开发者提供了一套简洁的硬件操作接口，使得开发者可以更加专注于算法和应用的开发。hal库版本1.18.0是目前较为稳定的版本，其提供的功能和接口都经过了大疆官方的严格测试，对于保证项目的顺利进行起到了关键作用。 项目中提到了版本选择问题，选择了“continue”即可使用低版本的hal库。这可能意味着开发过程中存在对hal库版本的兼容性考虑，以及需要在现有版本基础上进行必要的代码调整。 文件名称列表提供了项目中用到的一些工具和文件类型，例如Keil killl.bat文件可能用于编译环境的清理，.ioc文件与STM32CubeMX配置相关，MXProject、MX.scratch可能与MDK-ARM开发环境的项目配置有关， Drivers、Src、Inc文件夹分别存放硬件驱动代码、源代码和头文件等，这些文件和工具共同构成了项目的开发和调试环境。 此次项目的核心是使用大疆A型开发板和STM32微控制器，通过移植hal库和实现串级PID控制算法，精确控制M2006直流无刷电机的位置和速度。该项目涉及到了嵌入式系统开发、电机控制技术、库函数的应用以及版本兼容性处理等多个知识点。

### 直流无刷电机驱动原理图解析 #### 核心知识点概述 本文将围绕“直流无刷电机驱动原理图”展开，详细解读该电路设计的关键组成部分及其工作原理。无刷直流电机(Brushless DC Motor, BLDC)因其高效率、低噪音等特点，在现代工业控制领域得到了广泛应用。而其驱动器则是实现电机精确控制的核心部件之一。 #### 电路原理图分析 ##### 一、主控芯片STM32F103RCT6介绍 在给定的电路原理图中，STM32F103RCT6是核心控制单元。这是一款基于ARM Cortex-M3内核的微控制器，具有高性能和低功耗的特点，非常适合用于电机控制应用。 - **引脚功能**：从部分引脚编号可以看出，例如PA0~PA15、PB0~PB15等，这些引脚主要用于GPIO（General Purpose Input Output，通用输入输出）功能，可以配置为数字输入或输出。 - **电源管理**：如VDDA、VSSA等引脚，它们分别代表模拟电源电压和模拟地，对于保证模拟信号的稳定至关重要。 - **时钟与复位**：OSC_IN、OSC_OUT用于连接外部晶振，提供系统时钟；NRST为复位引脚。 ##### 二、电源管理模块 - **3.3V稳压模块**：采用ASM1117-3.3稳压器，通过C27电容进行滤波，确保输出电压的稳定性。该模块负责为STM32及其他低电压器件供电。 - **5V稳压模块**：XL2576S-5.0稳压器配合C7、C5电容构成，用于提供5V稳定电源，适用于驱动电路中的某些高功率部件。 ##### 三、电机驱动电路 - **H桥驱动电路**：由多个晶体管构成的H桥结构，通过控制信号来调节电机的正反转及速度。 - **电流检测**：通过检测电机绕组中的电流变化，反馈给STM32进行闭环控制，实现更精准的速度调节。 ##### 四、位置传感器接口 - **霍尔传感器**：原理图中的HALLA、HALLB、HALLC引脚，用于连接霍尔效应传感器，监测电机转子的位置信息。这是实现无感运行的重要组件之一。 ##### 五、通信接口 - **JTAG/SWD调试接口**：包括JTDO、JTDI、JTRST等引脚，用于程序下载和调试。 - **串行通信接口**：利用RXT、TX引脚实现STM32与其他设备之间的数据交换。 ##### 六、其他辅助电路 - **MAX232芯片**：用于实现RS232电平转换，便于与计算机或其他设备通信。 - **OLED显示屏**：通过SPI总线控制，用于显示系统的实时状态信息。 - **按键与电位器**：用于人机交互操作，例如调整电机参数或控制模式切换。 #### 工作原理详解 1. **电源管理**：电源管理模块首先为整个系统提供稳定的电源，包括3.3V和5V两个不同的电压等级。这为后续各模块正常工作奠定了基础。 2. **信号处理**：STM32通过GPIO接收来自霍尔传感器的位置信号，并根据这些信号计算出电机的实际位置和速度，进而通过PWM信号控制H桥驱动电路，实现对电机的精确控制。 3. **电机控制**：H桥驱动电路接收来自STM32的PWM信号后，通过改变导通的晶体管组合来改变电机的电流方向，从而实现电机的正反转。同时，通过调整PWM占空比还可以调节电机的转速。 4. **人机交互**：用户可以通过按键和电位器对系统进行设置，如设定电机的最大转速等。此外，OLED显示屏能够实时显示系统的运行状态，方便用户监控。 #### 总结 通过上述分析可以看出，“直流无刷电机驱动原理图”不仅包含了电机驱动的基本原理，还融合了电源管理、信号处理等多种技术。这样的设计能够实现对无刷直流电机的有效控制，满足不同应用场景的需求。

直流有刷电机转速电流双闭环PID控制Simulink仿真模型及性能分析,直流有刷电机转速电流双闭环控制。 双环PID直流有刷电机转速控制Simulink仿真模型，模型全是原创搭建，电机模型使用simulink模块simscope自带的DC model，控制器采用了转速，电流双闭环pwm波控制。 图片中分别是: 1. 电机仿真模型 2 3.电机在阶跃情况下和正弦情况下的转速跟踪情况。 4. 电机负载变化图 5 6. 电机在阶跃情况和正弦情况下电机的电流以及扭矩的响应曲线。 7 8. 分别是电机在正弦情况下的PWM波输出。 模型+说明文档 ,核心关键词： 1. 直流有刷电机 2. 转速电流双闭环控制 3. 双环PID控制 4. Simulink仿真模型 5. 阶跃情况 6. 正弦情况 7. 电机跟踪情况 8. 电机负载变化 9. 电流响应曲线 10. 扭矩响应曲线 11. PWM波输出 12. 模型原创搭建 13. 说明文档,基于Simulink仿真的直流有刷电机双闭环PID控制模型研究