youcans的博客

永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）的工作原理是，定子通交流电产生旋转磁场，转子为永磁体，定子产生的磁场带动永磁体旋转，转速为同步转速。PMSM 最大的优势就是交流电能量由直流提供，可以对电机进行精确控制，而且解决了电刷带来的寿命问题。

本系列介绍使用德州仪器（TI）公司 Insta-FOC 实现永磁同步电机（PMSM）的 FOC 控制，学习电机驱动控制技术。本系列面向小白，从零开始，循序渐进，但强调动手实践，在实践中掌握和理解电机控制。DRV8301 驱动板 和 F28027F 控制板 提供了一个完整的电机驱动和控制评估平台，与 TI 公司的 InstaSPIN FOC配合使用，提供无传感器控制解决方案。

本节 介绍STM32 电机控制 SDK 工作流，安装 STM32 电机控制软件开发工具：STM32 图形化配置工具（STM32CubeMX）、STM32 集成开发环境（STM32CubeIDE）和电机控制软件开发套件（MCSDK）

通过安装MATLAB 硬件支持包，可以将 STM32 微处理器与 MATLAB/Simulink 结合使用，让开发者可以直接在MATLAB环境中进行嵌入式系统的设计和调试。本节详细介绍如何下载和安装 STM32 硬件支持包，在基于 STM32 处理器的硬件板上运行 Simulink 模型。

建立永磁同步电机的数学模型。通过 Clarke 变换和 Park 变换，将三相静止坐标系变换到 d-q 同步旋转坐标系，可以对模型进行解耦和简化。

本文介绍基于Matlab的电机系统仿真与控制，开发复杂的控制算法（如磁场定向控制），以及分析系统配置和性能。

通过数学变换将 abc 三相静止坐标系转换到 αβ两相静止坐标系 和 dq 同步旋转坐标系，可以对模型进行解耦和简化。本节讨论坐标系变换的模型与仿真。

空间矢量调制 (SVPWM) 是 PMSM 磁场定向控制（FOC）的常用方法，用于生成脉宽调制信号以控制逆变器的开关，由此产生所需的调制电压，以所需的速度或转矩驱动电机。本节讨论SVPWM的原理和实现步骤，在Matlab/Simulink 环境下，搭建 SVPWM 仿真模型。

FOC控制在旋转同步坐标系将电机的空间磁场分解成水平和垂直的两个解耦分量，然后对这两个磁场分量分别进行控制。本节讨论三相 PMSM 电机 FOC 控制的电流环 PI 控制方法。

PMSM 电机的闭环控制系统需要相对或绝对的转子位置信息，才能计算 Park 逆变换。本文介绍 无位置传感器的 位置观测器的原理与仿真模型。

无传感器 FOC 方法基于永磁同步电机的数学模型，利用永磁同步电动机的定子电流和电压计算反电动势空间矢量，间接获取转子角度和转速信息。 滑模观测器（Sliding Mode Observer, SMO）通过 PMSM 的给定电流和反馈电流的误差来设计滑模观测器，重构电机的反电动势，估计转子速度。

LAUNCHXL-F28027F + BOOSTXL-DRV8301 提供了一个完整的电机驱动和控制评估平台，与 TI 公司的 InstaSPIN FOC配合使用，提供无传感器控制解决方案。本节基于 LAUNCHXL-F28027F + BOOSTXL-DRV8301 电机驱动和控制测试平台，通过第一个实验项目“闪灯”，实现闪烁 LED 并读取 ADC值。通过本项目介绍 MCU 处理器的时钟、GPIO、看门狗和其他外围设备的使用。

LAUNCHXL-F28027F + BOOSTXL-DRV8301 提供了一个完整的电机驱动和控制评估平台，与 InstaSPIN FOC配合使用，提供无传感器控制解决方案。本实验展示了如何测量电流和电压偏量、读取并复制到 用户数据文件 user.h 中，以便在今后的实验中直接从用户数据文件加载电机参数，跳过电机校准和识别过程。

默认情况下，当 InstaSPIN 启动时，对电压电流的偏移量进行自动校准，并识别没有连接过的电机，估计电机参数 Rs、Ls 和气隙通量 flux。本节基于 LAUNCHXL-F28027F + BOOSTXL-DRV8301 电机驱动和控制测试平台，介绍 Lab02b 实验项目“电机参数辨识”。本项目的目的是识别电机，估计电机参数 Rs、Ls 和气隙通量 flux，并将其写入 user.h 文件中。

InstaSPIN 可以设置速度控制或扭矩控制。在本实验室中，电机控制器被设置为扭矩控制器。对于FOC系统，q轴电流 Iq 与扭矩直接相关，因此可以采用单电流环控制，并禁用速度外环，通过设置 IqRef 实现对扭矩的控制。

电流环控制是电机控制策略的基础，扭矩控制是 FOC 的核心。本节的重点是电流环控制器的参数整定和参数设置技术。本文介绍了电机控制的调整 PI 控制器增益的方法，通过计算得到 Kp 和 Ki 增益后，通过计算得到 PI 控制器的 Kp 和 Ki 增益，在 InstaSPIN-FOC 中设置和使用自定义的 Kp 和 Ki 增益。。

本节的重点是速度环控制器的运行实验、参数整定和参数设置技术。InstaSPIN FOC 提供了速度环 PI 控制器。InstaSPIN 库将根据 user.h 中的最大电流设置为速度环控制器提供 Kp 和 Ki 的“经验法则”估计。本实验将展示如何调整 PI 速度控制器中的 Kp 和 Ki。

电机线圈的定子电阻 Rs，会根据线圈（也称为电机绕组）的工作温度而发生剧烈变化。在本实验中，通过运行电机并启用 Rs Online 功能，来实现定子电阻 Rs 在线测量功能。

本节介绍 IHM03 电机控制套件的基础操作。 以 LED 点灯实验为例，（1）学习使用 STM32CubeIDE 开发工具导入项目，编译、烧录和运行程序。（2）学习使用 STM32CubeMX 开发工具创建、配置新项目，导入例程生成代码，编译与调试程序。（3）学习使用 STM32CubeMX 开发工具创建、配置新项目，编写程序代码，编译与调试程序。

本节介绍创建、配置新项目，编写程序代码，编译与调试程序，包括以下实验内容：（1）PWM 输出实验；（2）互补 PWM 输出实验；（3）带死区的互补PWM 输出实验；（4）三路带死区的互补PWM 输出实验。

P-NUCLEO-IHM03 STM32电机控制套件包括：X-NUCLEO-IHM16M1 电机驱动板、NUCLEO-G431RB 主控板、GBM2804H-100T云台直流无刷电机和 12V 直流电源。该套件基于 STM32G431RB MCU 和 STSPIN830 驱动，为三相、低压和低电流的直流无刷电机或永磁同步电机提供了一种电机控制解决方案。

P-NUCLEO-IHM03 STM32电机控制套件，为三相、低压和低电流的 BLDC 或 PMSM 电机提供电机控制解决方案。本节详细介绍使用 IHM03 电机控制套件开发无感方波电机控制程序的方法。

NUCLEO-IHM03 STM32电机控制套件使用FOC算法，为三相、低压和低电流的 BLDC 或 PMSM 电机提供电机控制解决方案。本节从零开始，详细介绍使用 IHM03 电机控制套件开发无感 FOC 电机控制程序的基础操作。

P-NUCLEO-IHM03 STM32电机控制套件，为三相、低压和低电流的 BLDC 或 PMSM 电机提供电机控制解决方案。本文在使用 IHM03 套件开发无感 FOC 电机控制程序的基础上，详细介绍基于 MCSDK6.0 使用 ST Motor Pilot，从上位机控制电机速度环运行、监控运行状态的方法。

P-NUCLEO-IHM03 STM32电机控制套件，为三相、低压和低电流的 BLDC 或 PMSM 电机提供电机控制解决方案。本节以 MCSDK 6.3 为例，详细介绍使用 MCSDK Profile 辨识电机参数的工程。

本节从 STM32 电机控制包配置开始，在基于 IHM03 电机控制套件的无感 FOC 电机控制基础上，介绍使用 API 对电机进行调速，转速在 500 ~ 1000RPM 切换。

本文基于 IHM03 电机控制套件的无感 FOC 电机控制，详细介绍使用 Nucleo 开发板上的旋钮对电机进行调速，学习 ADC 的配置和调用。

通过 MATLAB 硬件支持包，可以直接在MATLAB环境中进行嵌入式系统的设计和调试。本文采用 NUCLEO-G431RB 开发板，以 LED 点灯实验为例，使用 Simulink 建模仿真后直接生成 STM32 项目工程代码，将仿真模型部署到 STM32 开发板上，并进行调试和运行。

本文采用 NUCLEO-G431RB 开发板，使用 Simulink Stateflow 设计状态机实现控制逻辑，来实现 LED 点灯实验。在建模仿真后使用 Simulink 直接生成 STM32 项目工程代码，将状态机仿真模型部署到基于 STM32 处理器的硬件板。

本文是上文的续篇，使用 Simulink Stateflow 设计状态机控制逻辑，实现按键控制 LED 的开关。在建模仿真后使用 Simulink 直接生成 STM32 项目工程代码，将状态机仿真模型部署到基于 STM32 处理器的硬件板。

PWM 输出实验既是学习使用 STM32G4 的入门内容 ，也是电机控制的基础。本文采用 NUCLEO-G431RB 开发板，使用 Simulink 建立 STM32G 431 多路 PWM 输出的仿真模型，直接生成 STM32 项目工程代码，将仿真模型部署到基于 STM32G431 处理器的硬件板。本文采用 NUCLEO-G431RB 开发板，使用 Simulink 建立 STM32G 431 多路 PWM 输出的仿真模型，直接生成