DRV8825 FOC 控制算法 C 语言实现示例 - 电机驱动代码

{"title":"DRV8825 FOC 控制算法 C 语言实现示例 - 电机驱动代码","description":"本文提供了一个使用 C 语言实现 DRV8825 驱动器的 FOC（磁场定向控制）算法的示例代码。代码演示了电机参数定义、PID 控制、速度环控制以及 FOC 控制函数的实现，并包含了模拟电机运行的示例。","keywords":"DRV8825, FOC, 磁场定向控制, 电机控制, C 语言, PID 控制, 速度环控制, 电机驱动, 代码示例","content":"#include "stdio.h"\n#include "math.h"\n\n// 定义PI值\n#define PI 3.14159265358979323846\n\n// 定义电机参数\n#define R 1.2 // 电机电阻（单位：欧姆）\n#define L 0.01 // 电机电感（单位：亨利）\n#define Kt 0.1 // 电机转矩常数（单位：牛米/安培）\n#define Ke 0.1 // 电机电动势常数（单位：伏特/转/秒）\n#define J 0.01 // 电机转动惯量（单位：千克·平方米）\n#define B 0.01 // 电机阻尼系数（单位：牛·米/弧度/秒）\n\n// 定义FOC控制参数\n#define KP 0.5 // 比例控制增益\n#define KI 0.1 // 积分控制增益\n#define KD 0.2 // 微分控制增益\n\n// 定义速度环参数\n#define SPEED_REF 100 // 期望速度（单位：转/秒）\n#define SPEED_KP 0.01 // 速度环比例控制增益\n#define SPEED_KI 0.001 // 速度环积分控制增益\n\n// 定义电机状态变量\ndouble theta = 0; // 电机转子角度（单位：弧度）\ndouble omega = 0; // 电机转子角速度（单位：弧度/秒）\ndouble iu = 0, iv = 0; // 电机相电流（单位：安培）\n\n// 定义PID控制器变量\ndouble integrator = 0; // 积分器\ndouble prev_error = 0; // 上一次误差\n\n// 计算控制输入函数\ndouble calculateControlInput(double error) {\n double control_input = 0;\n \n // 比例控制\n control_input += KP * error;\n \n // 积分控制\n integrator += error;\n control_input += KI * integrator;\n \n // 微分控制\n double derivative = error - prev_error;\n control_input += KD * derivative;\n \n // 更新上一次误差\n prev_error = error;\n \n return control_input;\n}\n\n// 计算速度控制输入函数\ndouble calculateSpeedControlInput(double speed_error) {\n double speed_control_input = 0;\n \n // 比例控制\n speed_control_input += SPEED_KP * speed_error;\n \n // 积分控制\n integrator += speed_error;\n speed_control_input += SPEED_KI * integrator;\n \n return speed_control_input;\n}\n\n// FOC控制函数\nvoid FOCControl() {\n // 计算电机状态误差\n double theta_ref = omega * 0.01; // 角度环期望值（根据电机转速计算）\n double theta_error = theta_ref - theta;\n \n // 计算电流环控制输入\n double iu_ref = calculateControlInput(theta_error);\n double iv_ref = calculateControlInput(theta_error - (2 * PI / 3));\n \n // 计算速度环误差\n double speed_error = SPEED_REF - omega;\n \n // 计算速度环控制输入\n double torque_ref = calculateSpeedControlInput(speed_error);\n \n // 计算电机转矩\n double torque = torque_ref / Ke;\n \n // 计算电机电流\n double iu_desired = (torque - (B * omega)) / Kt;\n double iv_desired = (torque - (B * omega - sqrt(3) * J * omega)) / Kt;\n \n // 更新电机相电流\n iu = iu_desired;\n iv = iv_desired;\n}\n\nint main() {\n // 模拟电机运行\n for (int t = 0; t < 1000; t++) {\n // 更新电机角度和角速度\n theta += omega * 0.001;\n omega += (Kt / J) * (iu - iv) * 0.001 - (B / J) * omega * 0.001;\n \n // 进行FOC控制\n FOCControl();\n \n // 输出电机状态\n printf("Time: %d, Theta: %.2f, Omega: %.2f, Iu: %.2f, Iv: %.2f\n", \n t, theta, omega, iu, iv);\n }\n \n return 0;\n}\n\n这是一个简单的FOC控制器示例，假设电机为三相无刷直流电机，使用了基于比例积分微分（PID）控制的FOC算法。代码中包含了电机模型和FOC控制算法的各个参数，并对电机状态进行更新和控制。可以根据具体的电机参数和控制需求进行调整。