hiasme 发表于 2018-2-22 11:37

新人求问永磁同步电机FOC控制方式和开环方式比较到底有什么好处?

新入电机控制领域,想咨询个小白问题
我们目前在做一个项目,电机主要工作在低速区,电机运转速度小于5°/s,但是要求速度波动峰峰值不超过0.2°/s,小功率,100W
用FOC控制算法,做了好久,发现不论怎么做,甚至没有开环控制方法好。
所谓的开环控制方法,就是生成3个相差120度的正弦波直接去驱动电机。
我发现不论怎么调,简单的开环方式控制的速度波动很小,刚度也能上去,反倒FOC算法不论怎么调试,速度波动,系统刚度都很差,比开环方式差很多。
我是用TI的28335和TI的例程在做,用分流电阻采样(功率小),初期效果很差,于是怀疑电流环带宽不足,我已经尽量缩短了控制周期,将电流环控制频率调整为30K,最终电流环执行时间大概是6us,同时仔细调整了电流环PI参数,最终电流环D轴Q轴上升时间大概为200us,并且没有什么超调,看D,Q轴电流跟随的也很好,没有波动一条直线。
改进后性能有提升但是还是没有开环好,闭合速度环后速度波动大。TI的例程我已经优化了很多了,通过我的努力闭合速度环后的波动已经减小很多了,但是就这样都比不过开环方式,产生了极大的挫败感。
我想问的是FOC到底好在哪?:
一说无刷直流电机,永磁同步电机,网上所有的方案都是FOC,很少有提到120度正弦波开环控制的(简单的开环控制我还是偶尔看到的),但是评估结果确让人大跌眼镜,不论我怎样努力,FOC的效果远没有开环好。与其这样,何必非得用FOC?硬件也复杂,软件也复杂,还得采电流。
1、FOC算法适用范围到底是哪里?我的这种低速应用环境是不是不需要用FOC?
2、我的问题出在哪里?是不是TI的28335例程就是这种水平?就是个教学用的原理展示,谈不上什么性能。但是根据我的了解,坊间很多人也是在用28335在做FOC啊,难道他们不要求这么高的速度精度?只是能转起来就行?或者转速很高,几千转?不在乎那几度秒的波动?
3、想做性能好的FOC就得用FPGA和DSP结合?专业伺服厂家都是有自己定制芯片?
4、我应该往哪方向努力?提高电流环带宽?降低采样电流噪声?加快电流采集AD转换的速度?

秋天不再 发表于 2018-2-23 08:53

1.有感还是无感的?
2.采用什么方式速度采样?
3.回答你为什么不用开环的原因,你的电机应用场合,负载是什么机械特性,有负载突变的可能么? 开环一方面启动力矩较小,其次对突加负载性能不好,负载过大甚至有可能失步。在闭环的情况下,不会出现这种情况。所谓的FOC其实就是模拟的直流电机的控制方式,将励磁电流和转矩电流进行分开控制。
以上为个人见解,如有错误之处,还请海涵!

Warmed_ice 发表于 2018-2-24 14:12

FOC闭环控制动态响应性能好,开环控制动态性能差
FOC闭环控制需要电流和速度反馈,所以这些信号采样要确保足够精确,不知道你的电机运行时电流有多少,电流太小不好控制,另外PI参数选择也很重要,开环控制就不需要考虑这些
你用的是什么电机,同步还是异步呢

hiasme 发表于 2018-2-25 10:53

秋天不再 发表于 2018-2-23 08:53
1.有感还是无感的?
2.采用什么方式速度采样?
3.回答你为什么不用开环的原因,你的电机应用场合,负载是 ...

1有感,旋变测角
2测速精度很高,测速机测速,不是用编码器角度微分
3固定负载,貌似突变的可能性不大,就是有点摩擦力

hiasme 发表于 2018-2-25 10:57

Warmed_ice 发表于 2018-2-24 14:12
FOC闭环控制动态响应性能好,开环控制动态性能差
FOC闭环控制需要电流和速度反馈,所以这些信号采样要确保 ...

同步电机
电流采样貌似确实是个问题,我的系统运行起来无扰动时转速低,电流小,估计就0.1A电流吧,我用电阻采样的,是不是这里有问题啊?

Warmed_ice 发表于 2018-2-26 16:42

电流挺小的,会对干扰比较敏感,可以做一下滤波处理看看效果会不会好点,采样电阻可以选精度高点的

冷寒凉 发表于 2018-3-7 17:01

如果只是低速 转速精度要求不高恒负载运行 那开环控制简单完全符合需要 ; FOC 虽然复杂 但是控制精度高抗扰能力强

其实我不 发表于 2018-3-9 15:55

电流小就加大采样精度,最好上传一下电流波形 看看干扰怎么样,能不能提供一下LAYOUT看看是不是差分采样

zzx1992 发表于 2018-10-13 11:22

你这转速太低了,旋转变压器测角不是好方案,那玩意本来精度就没有编码器高,噪声大,至于你说的从测速发电机的精度也说不好,极低速感觉还是得靠超高位数的光编来做,而且测速处理要做好。

mtswz213 发表于 2018-10-16 13:53

这个就是速度太低,旋变测速精度不够引起的,你直接上一个16Bit精度以上的编码器,肯定妥妥的。

cui7047 发表于 2018-10-17 20:16

楼主你开环的时候,三相电频率设的多大啊,是直接上电就能转了吗?不需要判断电机转子的初始位置吗?

阿弃金W_F2rZp 发表于 2018-10-19 17:53

学习了,谢谢,谢谢谢谢

bradlau 发表于 2019-10-24 15:13

FOC在低速时候,不是很好用吧?
你是做云台方面产品吗?位置控制方面?

18201975434 发表于 2019-10-28 08:27

bradlau 发表于 2019-10-24 15:13
FOC在低速时候,不是很好用吧?
你是做云台方面产品吗?位置控制方面?

foc低速无感现在应该也算比较成熟了,已经解决了
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