求教下无人机云台电机的FOC控制方案

hiasme

        注意我想讨论的是无人机上的云台电机，不是无人机旋翼上的动力电机，云台电机的特点是电流小，转速低。几万转/分钟的动力电机不在讨论范围。
        根据我的了解，无人机云台电机前两年都是用BLDC+霍尔传感器+梯形波，这两年大部分都过渡到BLDC（PMSM）+编码器+正弦波控制。好多方案上吹牛逼说自己用了FOC方案，但是我看到的板子上都是没有电流采样的开环方案。我疑惑就疑惑在没有电流采样的开环方案为何被这帮人吹成FOC？难道有个编码器获得转子位置就可以叫FOC方案了？FOC的定义到底是啥？是不是搞无人机云台的这帮人故意混淆视听？
        当然，如前所述，就算是有人真做了FOC方案，这个方案该怎么做？云台电机的特点是没有减速器，直接驱动，稳定运行时转速特别低，不是用转/分钟衡量的，一般都是°/s，并且都是运行在1°/s，2°/s这个方位，快速定位时最大速度也不超过60°/s，由于转速低，所以电流小，特别小，稳定运行时就0.1A~0.2A的电流，这就对电流采样的精度要求特别高，我觉得涉及到微小电流采样了，不是很好实现啊...
        所以我想讨论的是，这种超低转速超小电流的云台电机，到底有没有实现FOC的可能？（我怀疑网上吹牛逼说自己实现了的都是正弦波开环控制+编码器的假FOC）如果能实现，如何进行这种小电流采样？如何设计电流环？是否还有必要设计电流环？

xiaoxiao201005

这电流也不是很小，还可以，再说了又是带编码器的，实现起来也容易

hiasme

xiaoxiao201005 发表于 2018-6-7 11:29
这电流也不是很小，还可以，再说了又是带编码器的，实现起来也容易

说0.1A有点多，在1°/s运行时，估计也就几十mA电流，你的意思是这种也不算太小，选择合理的方案的话也是可以做电流环的是吧？
对，是有编码器，云台都是有限转角旋转，装的都是绝对编码器，就是有感方案，你的意思是有感方案更容易实现是吧？

xiaoxiao201005

几十ma的电流没做过，这个只要硬件能分辨就可以了

saatwan

有电流采样的是用FOC来做的，没有电流采样的是去掉电流环的FOC（不知道这个时候是不是还叫FOC）

joyrus

我做了好多年无人机云台和手持云台控制器和电机驱动器，现在正在做工业机器人的伺服控制器。我很负责的告诉楼主，目前绝大多数产品使用的不是FOC驱动器，包括毛子的板子。最近我刚给一个朋友的公司做了一个云台电机FOC控制器的方案，他们之前使用的就是市场上那些非FOC但是声称是FOC的驱动器，各方面性能根本达不到他们的要求。

简单点讲安装了编码器的电机可以称为伺服电机，但是这个和驱动方式无关，PMSM或者云台普遍使用的无刷电机可以用V/F驱动，可以用FOC驱动，甚至最简单可以用3相步进的方式驱动。至于控制精度其与位置或者速度传感器的精度有关，响应速度则与电机特性和驱动方式有关。最佳的组合就是高精度的码盘+FOC+3环控制(至少)组成云台的伺服电机控制系统。

希望对楼主有帮助。

hiasme

joyrus 发表于 2018-6-23 14:27
我做了好多年无人机云台和手持云台控制器和电机驱动器，现在正在做工业机器人的伺服控制器。我很负责的告诉 ...

谢谢兄弟，按照兄弟的意思要想高精度还得电流环，速度环，位置环三环来做？
但是云台都是低速运行，此时电流很小啊。。。。电流采样噪声应该比较大，是不是会影响控制精度？

joyrus

hiasme 发表于 2018-7-2 09:21
谢谢兄弟，按照兄弟的意思要想高精度还得电流环，速度环，位置环三环来做？
但是云台都是低速运行，此时 ...

根据云台系统的架构，电机控制器一般工作在转速模式下，位置环跑在云台控制器里。

电流采样的噪音问题很多情况下和pcb布线是否合理有很大关系。另外运放使用差分输入，选择低噪音的运放。模拟电源部分的电源噪音控制好。根据扭矩范围合理选择电流采样的动态范围，不用担心电流噪音的问题。

wsx7021

joyrus 发表于 2018-6-23 14:27
我做了好多年无人机云台和手持云台控制器和电机驱动器，现在正在做工业机器人的伺服控制器。我很负责的告诉 ...

正解，想要精度，需要好的编码器，靠霍尔是达不到的，然后是FOC控制。

游远翔

joyrus 发表于 2018-6-23 14:27
我做了好多年无人机云台和手持云台控制器和电机驱动器，现在正在做工业机器人的伺服控制器。我很负责的告诉 ...

请问你们云台电机不管是无人机云台还是手持云台对电机的齿槽转矩的要求是多少呢？