无感Foc已知角度 PI-PLL锁相环估算电机角速度 C语言

以下是一个基于已知电机转子角度的无感Foc PI-PLL锁相环估算电机角速度的C语言代码示例，其中的关键部分是通过PLL估算电机转子的角速度，并将其用于控制电机的旋转。

#include <math.h>

// 定义PI控制器参数
#define KP 0.1
#define KI 0.01

// 定义PLL控制器参数
#define PLL_KP 0.1
#define PLL_KI 0.01

// 定义电机参数
#define POLES 8 // 磁极数
#define R_PER_PHASE 1.0 // 每相电阻

// 定义采样时间
#define DT 0.001

// 定义角度误差容限
#define ANGLE_TOLERANCE 0.01

// 定义电机状态
typedef struct {
    double theta; // 电机当前转子角度
    double omega; // 电机当前转子角速度
    double ia; // A相电流
    double ib; // B相电流
    double ic; // C相电流
} motor_state;

// 定义PI控制器
typedef struct {
    double kp;
    double ki;
    double integral_error;
} pi_controller;

// 定义PLL控制器
typedef struct {
    double kp;
    double ki;
    double integral_error;
    double v_alpha;
    double v_beta;
    double angle;
} pll_controller;

// 初始化PI控制器
void init_pi_controller(pi_controller* pi) {
    pi->kp = KP;
    pi->ki = KI;
    pi->integral_error = 0.0;
}

// 初始化PLL控制器
void init_pll_controller(pll_controller* pll) {
    pll->kp = PLL_KP;
    pll->ki = PLL_KI;
    pll->integral_error = 0.0;
    pll->v_alpha = 0.0;
    pll->v_beta = 0.0;
    pll->angle = 0.0;
}

// 更新PI控制器状态
void update_pi_controller(pi_controller* pi, double error) {
    pi->integral_error += error * DT;
}

// 计算PI控制器输出
double pi_controller_output(pi_controller* pi, double error) {
    return pi->kp * error + pi->ki * pi->integral_error;
}

// 更新PLL控制器状态
void update_pll_controller(pll_controller* pll, double v_alpha, double v_beta, double theta) {
    double sin_theta = sin(theta);
    double cos_theta = cos(theta);
    double sin_2theta = sin(2 * theta);
    double cos_2theta = cos(2 * theta);
    double omega = POLES * (v_alpha * cos_theta + v_beta * sin_theta);
    double error = omega - pll->omega;
    pll->integral_error += error * DT;
    pll->angle += DT * (pll->kp * error + pll->ki * pll->integral_error);
    pll->v_alpha = v_alpha * cos_2theta + v_beta * sin_2theta;
    pll->v_beta = -v_alpha * sin_2theta + v_beta * cos_2theta;
}

// 计算电机输出
void compute_motor_output(motor_state* state, pi_controller* pi, pll_controller* pll) {
    double v_alpha = pi_controller_output(pi, sin(state->theta - pll->angle));
    double v_beta = pi_controller_output(pi, -cos(state->theta - pll->angle));
    update_pll_controller(pll, v_alpha, v_beta, state->theta);
    state->omega = pll->omega;
    // 根据电机模型计算电机输出，这里只是简单地假设每相电阻相等
    state->ia = v_alpha / R_PER_PHASE;
    state->ib = v_beta / R_PER_PHASE;
    state->ic = -(state->ia + state->ib);
}

int main() {
    motor_state state = {0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0};
    pi_controller pi = {0.0, 0.0, 0.0};
    pll_controller pll = {0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0};
    init_pi_controller(&pi);
    init_pll_controller(&pll);
    while (1) {
        // 获取电机状态，这里只是简单地假设可以读取电机角度和电流
        double theta = get_motor_theta();
        double ia = get_motor_ia();
        double ib = get_motor_ib();
        double ic = get_motor_ic();
        if (fabs(theta - state.theta) < ANGLE_TOLERANCE) {
            state.theta = theta;
            state.ia = ia;
            state.ib = ib;
            state.ic = ic;
            compute_motor_output(&state, &pi, &pll);
            set_motor_output(state.ia, state.ib, state.ic);
        }
    }
    return 0;
}

这个代码示例只是一个简单的演示，实际上在实际应用中，可能需要更加复杂的控制器和电机模型来实现更好的性能和稳定性。