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？

hiasme · 发表于 2018-2-22 11:37

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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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