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。

内容概要：本文详细介绍了基于STm32F0系列微控制器的全开源FOC（场向量控制）电机控制全C程序。该程序不仅提供了电动自行车和电动三轮车所需的多种功能，如转把控制、高中低三速调节、EABS电子刹车、欠压超压检测、多种巡航功能等，还包括详细的电路图、PCB文件及C程序代码。文章深入解析了程序的核心部分，涵盖初始化、FOC算法、速度与转矩控制及保护功能等方面。此外，该程序具有良好的移植性，能够轻松迁移到其他国产32位芯片上。 适合人群：从事电动交通工具开发的技术人员，尤其是对FOC电机控制感兴趣的嵌入式开发者。 使用场景及目标：①理解和掌握FOC电机控制的基本原理及其在STm32F0上的实现；②利用提供的电路图、PCB文件及C程序进行产品开发或改进现有设计；③将程序移植到其他国产32位芯片上，扩展应用场景。 其他说明：此程序不仅提供了完整的电机控制功能，还确保了系统的安全性与可靠性，为电动交通工具的驱动提供了高效解决方案。

成熟FOC电机控制STm32F0全C程序，全开源。 资料含：电路图，PcB文件及c程序。 主要于电动自行车，电动三轮车等，有感控制。 直接可用，不是一般的普通代码。 也可以自行移植到国产32位芯片上。 本代码有以下功能： 转把，高中低三速，上电防飞车，EABS电子刹车，有欠压超压检测，多种巡航功能，也可与铁塔王通讯、一键通、隐形限速、防盗功能；是完整功能的程序。 在当前电子技术高速发展的背景下，电机控制系统作为电动交通工具的核心组件之一，其研发与优化对于整个行业至关重要。特别是在电动自行车和电动三轮车等大众交通工具领域，电机控制系统的效率和稳定性直接影响着用户的安全与使用体验。针对这类需求，已经有开发者完成了基于STm32F0系列微控制器的FOC（Field Oriented Control，即磁场定向控制）电机控制系统的全C语言程序开发，并提供了全面的开源资源。这些资源包括电路图、PCB文件以及完整C程序代码，使其不仅适用于电动自行车和电动三轮车等交通工具，还支持国产32位芯片的移植工作，大大扩展了其应用范围。 开发者所提供的开源代码集成了多项实用功能，包括但不限于转把控制、高中低三速切换、上电防飞车保护、EABS电子刹车系统、欠压和超压检测、多种巡航控制功能以及与铁塔王通讯协议的兼容性。这些功能的加入不仅提升了电机控制系统的性能，也极大地丰富了用户在操作过程中的可选性与便利性。 在技术深度方面，开发者通过对FOC算法的深入解析，确保了电机在运行过程中的高效率和高响应性。FOC技术能够实现对电机磁场的精确控制，进而达到优化电机性能的目的。这一点在电动交通工具中的应用尤为关键，因为这类交通工具往往需要在不同的负载和速度条件下维持稳定和高效的动力输出。 除此之外，代码还支持了一些附加功能，比如一键通功能、隐形限速以及防盗功能等，这些特性在提升用户体验的同时，也增加了产品的附加价值。一键通功能简化了操作流程，便于用户快速启动或切换模式；隐形限速可以在不明显影响外观的情况下，防止车辆超速行驶；而防盗功能则通过特殊的编码技术，为电动交通工具提供了安全保障。 文档资料还提供了技术层面的深度解析，不仅解释了成熟电机控制全程序的实现原理，还探讨了该程序在电动交通工具中的应用前景。这对于希望能够理解并进一步开发相关技术的专业人士来说，是一个宝贵的参考资料。 这项成熟的FOC电机控制方案，不仅为电动自行车和电动三轮车等交通工具提供了稳定可靠的电机控制技术支持，也为开发者提供了一个功能全面、开源共享、易于移植和扩展的平台。它的出现，对于推动整个电动交通工具行业的技术创新和产品升级具有重要的意义。同时，对于技术爱好者和专业开发者而言，它提供了深入了解和学习FOC算法以及电机控制系统设计的机会，有助于激发更多的创新思维和技术进步。

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龙伯格观测器可以对系统中的未知过程量进行估计，在原有系统基础上增加旁路，包含两部分：（1）类似原系统的传递方程；（2）加入负反馈比例环节。

永磁同步电机PMSM电机simulink模型用于FOC矢量控制，无感控制；文件内容simulink文件和.m文件

体感控制两轮自平衡小车原理:使用微软的Kinect摄像头，这个摄像头可以输出景深图像，骨骼数据，和RGB数据。景深数据就是，可以反应图像深度的数据，简单来讲就是由这个数据可以得到视场范围内每一个点的3维坐标，然后根据这个三维坐标做图像处理得到骨骼数据，图像处理非常复杂，由微软提供。 下位机用陀螺仪和三轴加速度采样信号，用一个凯尔曼滤波做了一个数据融合，计算出角度和角加速度，然后就是几个PI调节器做的一个3闭环，姿态，速度，位置，实现细节在论文里面有。凯尔曼滤波用的是别人的代码，这个是一个自适应的算法，参数神马的都不需要改动，只要求单片机速度就可以了，M051的确是快。 视频效果 附件包含以下资料

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基于STM8S903开发的无感电动车控制器例程，值得学习。

基于Kinect的骨架提取及姿势识别，用于简单的体感控制