在PMSM中的SMO+PLL代码

时间: 2023-06-17 21:02:20 浏览: 348
以下是一个基于STM32的PMSM电机控制器中,使用了基于滑模观察器(SMO)和锁相环(PLL)的代码示例: ``` #include "stm32f4xx.h" #include "arm_math.h" #define PI 3.14159265358979323846f #define SQRT3 1.73205080756887729352f // Motor parameters (需要根据具体电机的参数进行修改) #define R_PHASE 0.83f #define L_D 0.000354f #define L_Q 0.000354f #define POLE_PAIRS 7 // SMO parameters #define SMO_LAMBDA 10.0f #define SMO_BETA 1.0f // PLL parameters #define PLL_KP 0.5f #define PLL_KI 0.01f // Sampling frequency #define FS 10000.0f // Global variables float32_t V_alpha, V_beta, V_d, V_q, I_alpha, I_beta, I_d, I_q, theta_elec, theta_mech; float32_t Id_error, Iq_error, Id_ref, Iq_ref, Id_out, Iq_out, Vd_out, Vq_out; float32_t smo_estimated_flux_d, smo_estimated_flux_q, smo_estimated_speed; float32_t pll_estimated_speed, pll_error, pll_integral, pll_proportional; float32_t sector_angle, sector_duty_cycle, period_ticks, pwm_ticks; float32_t sin_theta, cos_theta, sin_theta_120, cos_theta_120, sin_theta_240, cos_theta_240; // Sine and cosine lookup tables const float32_t sin_table[360] = {...}; const float32_t cos_table[360] = {...}; // SMO function void SMO(float32_t V_alpha, float32_t V_beta, float32_t I_alpha, float32_t I_beta, float32_t dt) { float32_t Lm, Ls, Rs, inv_Ls, sm_alpha, sm_beta, sm_d, sm_q, sm_flux_norm; float32_t smo_error_d, smo_error_q, smo_error_norm, smo_psi_alpha, smo_psi_beta; Lm = L_D + L_Q + (R_PHASE * dt) / 2.0f; Ls = L_D + L_Q - (R_PHASE * dt) / 2.0f; Rs = R_PHASE; inv_Ls = 1.0f / Ls; // Clarke transform sm_alpha = I_alpha; sm_beta = SQRT3 * I_beta - SQRT3 / 2.0f * I_alpha; // Park transform sm_d = cos_theta * sm_alpha + sin_theta * sm_beta; sm_q = -sin_theta * sm_alpha + cos_theta * sm_beta; // Compute estimated flux smo_estimated_flux_d += dt * (-smo_estimated_flux_d * SMO_LAMBDA / Lm + sm_d); smo_estimated_flux_q += dt * (-smo_estimated_flux_q * SMO_LAMBDA / Lm + sm_q); sm_flux_norm = arm_sqrt_f32(smo_estimated_flux_d * smo_estimated_flux_d + smo_estimated_flux_q * smo_estimated_flux_q); // Compute error between estimated and actual flux smo_psi_alpha = Lm * Id_out + smo_estimated_flux_d; smo_psi_beta = Lm * Iq_out + smo_estimated_flux_q; smo_error_d = sm_d - (smo_psi_alpha * cos_theta + smo_psi_beta * sin_theta) * inv_Ls; smo_error_q = sm_q - (-smo_psi_alpha * sin_theta + smo_psi_beta * cos_theta) * inv_Ls; smo_error_norm = arm_sqrt_f32(smo_error_d * smo_error_d + smo_error_q * smo_error_q); // Update estimated speed smo_estimated_speed = (smo_estimated_flux_q * smo_error_d - smo_estimated_flux_d * smo_error_q) / (sm_flux_norm * sm_flux_norm + SMO_BETA); // Compute d and q current estimates Id_out = smo_psi_alpha * inv_Ls + smo_estimated_speed * smo_estimated_flux_q / sm_flux_norm; Iq_out = smo_psi_beta * inv_Ls - smo_estimated_speed * smo_estimated_flux_d / sm_flux_norm; } // PLL function void PLL(float32_t V_alpha, float32_t V_beta, float32_t I_alpha, float32_t I_beta, float32_t dt) { float32_t V_d_filtered, V_q_filtered, I_d_filtered, I_q_filtered, V_cross, I_cross; // Clarke transform I_alpha = I_alpha; I_beta = SQRT3 * I_beta - SQRT3 / 2.0f * I_alpha; // Park transform I_d = cos_theta * I_alpha + sin_theta * I_beta; I_q = -sin_theta * I_alpha + cos_theta * I_beta; // Compute Vd and Vq V_d = V_alpha - Rs * I_d - smo_estimated_speed * smo_estimated_flux_q; V_q = V_beta - Rs * I_q + smo_estimated_speed * smo_estimated_flux_d; // Low-pass filter Vd and Vq V_d_filtered += dt * (V_d - V_d_filtered) / (L_D * 2.0f * PI * 1000.0f + dt); V_q_filtered += dt * (V_q - V_q_filtered) / (L_Q * 2.0f * PI * 1000.0f + dt); // Low-pass filter Id and Iq I_d_filtered += dt * (I_d - I_d_filtered) / (L_D * 2.0f * PI * 1000.0f + dt); I_q_filtered += dt * (I_q - I_q_filtered) / (L_Q * 2.0f * PI * 1000.0f + dt); // Compute V and I cross products V_cross = V_d_filtered * I_q_filtered - V_q_filtered * I_d_filtered; I_cross = I_d_filtered * smo_estimated_flux_q - I_q_filtered * smo_estimated_flux_d; // Compute estimated speed pll_error = V_cross / (V_cross * V_cross + I_cross * I_cross); pll_integral += pll_error * dt; pll_proportional = pll_error * PLL_KP; pll_estimated_speed = pll_proportional + pll_integral * PLL_KI; } // PWM function void PWM(float32_t duty_cycle) { if (duty_cycle < 0.0f) { duty_cycle = 0.0f; } else if (duty_cycle > 1.0f) { duty_cycle = 1.0f; } if (duty_cycle > 0.0f) { TIM1->CCR1 = (uint16_t)(duty_cycle * pwm_ticks); TIM1->CCR2 = (uint16_t)(duty_cycle * pwm_ticks); TIM1->CCR3 = (uint16_t)(duty_cycle * pwm_ticks); } else { TIM1->CCR1 = 0; TIM1->CCR2 = 0; TIM1->CCR3 = 0; } } // Main function int main(void) { // Initialize GPIO pins, timers, ADC, etc. // Main loop while (1) { // Read ADC values and convert to currents and voltages V_alpha = ...; V_beta = ...; I_alpha = ...; I_beta = ...; // Compute electrical and mechanical angles theta_elec += 2.0f * PI * (pll_estimated_speed / (POLE_PAIRS * FS)); if (theta_elec >= 2.0f * PI) { theta_elec -= 2.0f * PI; } theta_mech = theta_elec / POLE_PAIRS; // Compute sector angle and duty cycle sector_angle = theta_mech / (2.0f * PI / 3.0f); if (sector_angle < 0.0f) { sector_angle += 3.0f; } if (sector_angle >= 3.0f) { sector_angle -= 3.0f; } if (sector_angle < 1.0f) { sector_duty_cycle = sin_theta / 2.0f + cos_theta / SQRT3 * sin_theta_120 / 2.0f; } else if (sector_angle < 2.0f) { sector_duty_cycle = cos_theta / SQRT3 * sin_theta_120 / 2.0f - sin_theta / 2.0f; } else { sector_duty_cycle = -cos_theta / SQRT3 * sin_theta_120 / 2.0f - cos_theta / 2.0f; } // Compute period and PWM ticks period_ticks = (uint32_t)(SystemCoreClock / (POLE_PAIRS * FS)); pwm_ticks = (uint32_t)(period_ticks * sector_duty_cycle); // Run SMO and PLL SMO(V_alpha, V_beta, I_alpha, I_beta, 1.0f / FS); PLL(V_alpha, V_beta, I_alpha, I_beta, 1.0f / FS); // Compute Id and Iq references Id_error = Id_ref - Id_out; Iq_error = Iq_ref - Iq_out; // Run PI controllers for Id and Iq Vd_out = Id_error * L_D * 2.0f * PI * 1000.0f + Iq_error * smo_estimated_speed * L_Q * 2.0f * PI * 1000.0f; Vq_out = Iq_error * L_Q * 2.0f * PI * 1000.0f - Id_error * smo_estimated_speed * L_D * 2.0f * PI * 1000.0f; // Run PWM PWM(sector_duty_cycle); } } ```
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