資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：力矩控制模式電機在運行過程的電流，始終等于給定的值。設定電流為零，彈簧不被拉伸。比如機械臂從點運動到點，并限制揮舞過程中的最大速度和最大力矩。
??閱讀此文，可對照之前這篇文章：SimpleFOC（四）—— 閉環(huán)控制
（為保證本文可讀性，把之前寫過的搬運到此。）
??◎電機在運行過程的電流，始終等于給定的值。
??◎比如使用電機來拉伸彈簧，設定電流值越大，彈簧被拉伸的長度越長。設定電流越小，彈簧被拉伸的長度越短。設定電流為零，彈簧不被拉伸。
??◎在SimpleFOC項目中，受限于Arduino UNO的運行速度，大部分例程沒有使用電流采樣，所以設定電壓值代替設定電流值。
??◎讓電機始終按照設定的速度運轉(zhuǎn)，不因負載的變化而變化。
??◎速度控制一般會采用內(nèi)環(huán)電流環(huán)，外環(huán)速度環(huán)的方式，所以可以限制轉(zhuǎn)動過程中的電流不超過設定值。
??◎比如傳送帶傳送物品，給定的速度不會因為傳送帶上是空載或者帶載發(fā)生變化，但是當負載過大，電流超過設定值的時候會報警或自動停止。
??◎精確控制電機轉(zhuǎn)動到指定角度，
??◎位置控制一般會采用內(nèi)環(huán)電流環(huán)，外環(huán)速度環(huán)，最外環(huán)位置環(huán)的方式，所以可以限制轉(zhuǎn)動過程中的最大速度，和最大電流。
??◎比如機械臂從A點運動到B點，并限制揮舞過程中的最大速度和最大力矩。
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??本節(jié)實驗適合運行在SimpleMotor和STM32最小系統(tǒng)板上（Bluepill）。
| 序號 | 名稱 | 數(shù)量 |
|---|---|---|
| 1 | SimpleMotor | 1 |
| 2 | 帶編碼器云臺電機 | 1 |
| 3 | USB轉(zhuǎn)串口 | 1 |
| 4 | 12V電源 | 1 |
帶編碼器云臺電機可以是AS5600，也可以是TLE5012B。
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SimpleMotor 購買鏈接：某寶購買
| 序號 | 名稱 | 數(shù)量 |
|---|---|---|
| 1 | STM32核心板 | 1 |
| 2 | SimpleFOCShield V2.0.3 | 1 |
| 3 | 帶磁編碼器的云臺電機 | 1 |
| 4 | USB轉(zhuǎn)串口 | 1 |
| 5 | 5V電源 | 1 |
| 6 | 12V電源 | 1 |
| 7 | 杜邦線 | 若干 |
帶編碼器云臺電機可以是AS5600，也可以是TLE5012B。
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simpleFOCShield V2.0.3購買鏈接：某寶購買
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只拍照演示M1的接線，M2的接線根據(jù)原理圖自行連接。
對照 Shield V2.0.3 的原理圖：
| STM32核心板 | V2.0.3 |
|---|---|
| PA0 | 5 |
| PA1 | 9 |
| PA2 | 6 |
| PB9 | 8 |
| GND | GND |
如果是AS5600編碼器，如下
| STM32核心板 | AS5600電機 |
|---|---|
| PB6 | SCL |
| PB7 | SDA |
| 3V3 | VCC |
| GND | GND |
如果是TLE5012B編碼器，如下
| STM32核心板 | TLE5012電機 |
|---|---|
| PB15 | MOSI |
| PB14 | MISO |
| PB13 | SCK |
| PB8 | CSQ |
| GND | GND |
| 3V3 | VCC |
1、力矩模式
??◎串口設定值為Uq，Ud固定為0；
??◎控制原理與開環(huán)控制很像，核心代碼是SVPWM；
??◎開環(huán)的θ是人為設定的，而閉環(huán)的θ來自編碼器。
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2、速度模式
??◎力矩閉環(huán)外增加了速度環(huán)；
??◎串口設定值為期望速度（Vd）；
??◎?qū)嶋H速度和期望速度的差作為PID輸入，輸出值為SVPWM的輸入（Uq），Ud固定為0；
??◎編碼器讀到的角度為機械角度，先轉(zhuǎn)為電角度供SVPWM使用（θ）；
??◎根據(jù)最近兩次的角度差和時間差計算出當前速度（v），速度做濾波處理（Vf），因為速度要保持平滑不能突變；
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3、位置模式
??◎與速度環(huán)相比多了一個位置環(huán)，相應的要調(diào)試位置環(huán)PID，創(chuàng)作者的代碼中只使用了P參數(shù)，實際應用中一般會用PD參數(shù)。
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??一般的無刷電機驅(qū)動器會有個學習模式，用撥碼開關(guān)切換，第一次使用先撥到學習模式，檢測電機參數(shù)后保存到內(nèi)部flash。然后切換到工作模式，驅(qū)動器每次上電都會導入存儲的參數(shù)，執(zhí)行控制。
??SimpleFOC上電后也會檢測電機參數(shù)，但是沒有保存的動作，所以每次上電都要檢測，對于帶磁編碼器的電機，需要檢測機械角度和電角度的偏差（zero_electric_angle），和電機極對數(shù)（pole_pairs）。
??機械角度零點和電角度的零點，在實際操作中基本是不可能對齊的，所以同學們不要有通過調(diào)整編碼器角度，把零點對齊的這個想法。
代碼位置在：BLDCMotor.c，
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注意：如果檢測到的極對數(shù)與實際不符，停止繼續(xù)操作，否則電機會堵轉(zhuǎn)
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1、選擇力矩模式，其它參數(shù)根據(jù)實際情況設置
2、編譯下載
??可以串口下載或者SWDIO下載；
??如果是串口下載，Boot加上跳線帽，下載完畢后拿掉跳線帽，按復位鍵重啟或者斷電重啟。
??注意：復位重啟只能重啟單片機，編碼器沒有重啟，這可能會導致重啟后的I2C接口編碼器不能正確讀出，SPI接口編碼器不受影響。
3、等待初始化完成
4、串口發(fā)送指令，此時發(fā)送的數(shù)據(jù)表示電壓值Uq
??注意：設置的電壓值不能超過voltage_power_supply/√3，比如電源電壓12V，設置不能超過6.92V。
5、給電機施加阻力，感受不同電壓對應不同的力矩
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注意：力矩模式不涉及PID，所以比較簡單，大功率電機設置電壓值不能太大。
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1、選擇速度模式
注意：PID參數(shù)根據(jù)電機實際情況自行設置，不了解PID設置的請百度。
2、編譯下載
3、重新上電，等待電機初始化完成
4、串口發(fā)送指令T6.28，觀察電機是否以1圈/秒的速度轉(zhuǎn)動。
5、設置不同速度，觀察電機轉(zhuǎn)動變化。給電機施加阻力，觀察電機轉(zhuǎn)動
演示視頻：
1、5010電機：https://www.bilibili.com/video/BV1cL4y1h7RL/
2、X4108S電機：https://www.bilibili.com/video/BV1Wq4y1o7q9/
3、2804電機：https://www.bilibili.com/video/BV1j64y187qp/
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1、選擇位置模式
注意：本例中，位置模式包含了位置PID和速度PID，根據(jù)電機實際情況自行設置，不了解PID的請百度。
2、編譯下載
3、重新上電，等待電機初始化完成
4、串口發(fā)送指令T6.28，觀察電機是否轉(zhuǎn)動一圈
??上電后為了保證電機為靜止狀態(tài)，設置初始化后的目標角度為當前角度，所以第一次設置角度6.28，電機不會轉(zhuǎn)一圈。第一次可以設置目標角度為0。
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(完)
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本文只講了M1電機的操作，源碼中包含M1和M2兩個工程，M2的操作可比照M1，不再贅述！
本節(jié)源碼下載：
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1HYhEYYBlKC9BJmZXo8Ngbg
提取碼：ih65
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SimpleFOC移植STM32（一）—— 簡介
SimpleFOC移植STM32（二）—— 開環(huán)控制
SimpleFOC移植STM32（三）—— 角度讀取
SimpleFOC移植STM32（四）—— 閉環(huán)控制
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