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直流无感无刷电机方波控制全解析

news 2026/3/26 20:49:05

直流无感无刷电机方波控制！初始位置检测！ 1.代码方便修改和移植，不是库！ 2.方案：ADC和比较器，ADC检测完位置强拖，比较器检测完位置直接切闭环运行。 3.控制方式：开环/速度环/双闭环 4.通信：串口 5.保护：欠压保护/软件过流保护/硬件过流保护/过温保护/缺相保护 6.启动方式：三段式和电感法。 7.硬件上特殊：休眠电路，防打火电路。 8.视频中只展示了三款电机，我手里的其他电机也可以！ 9.波形只是一种参考！需要根据电机和负载以及使用环境进行调试。 10.本程序是基于stm32F0和我的硬件调试的，需要需要移植的，可以额外联系。

最近在研究直流无感无刷电机的方波控制，今天来和大家分享下其中的门道。这里主要涉及到初始位置检测，以及一系列控制、通信、保护和启动等方面的内容。

方案：ADC 和比较器并用

在初始位置检测这块，采用了 ADC 和比较器相结合的方案。ADC 检测完位置后强拖，比较器检测完位置则直接切闭环运行。

ADC 检测相关代码示例

// 初始化 ADC void ADC_Init(void) { ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); } // 获取 ADC 值 uint16_t Get_ADC_Value(void) { ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET); return ADC_GetConversionValue(ADC1); }

这段代码首先初始化了 ADC，设置为独立模式，单次转换，软件触发等。然后定义了获取 ADC 值的函数，通过配置通道和触发转换，最后返回转换后的值。在初始位置检测中，这个 ADC 值就可以用来判断电机的位置信息，之后进行强拖操作，将电机拖到合适的启动位置。

比较器检测相关代码示例

// 初始化比较器 void Comparator_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); COMP_InitTypeDef COMP_InitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_COMP1, ENABLE); COMP_InitStructure.COMP_Input1 = COMP_Input1_GPIO; COMP_InitStructure.COMP_Input2 = COMP_Input2_VREFINT; COMP_InitStructure.COMP_Output = COMP_Output_OP1; COMP_InitStructure.COMP_OutputPol = COMP_OutputPol_Low; COMP_Init(COMP1, &COMP_InitStructure); COMP_Cmd(COMP1, ENABLE); } // 检测比较器输出 uint8_t Check_Comparator_Output(void) { return COMP_GetOutputStatus(COMP1); }

这里初始化了比较器，配置了输入引脚和相关参数。通过检测比较器的输出状态，来判断电机位置是否满足条件，一旦满足，就直接切入闭环运行。

控制方式多样

开环控制：开环控制相对简单，就是按照预设的控制信号去驱动电机，不考虑电机实际的运行状态反馈。比如简单地设定一个固定的占空比去控制电机的转速。
速度环控制：速度环控制则需要实时获取电机的转速信息，然后根据设定的目标转速和实际转速的差值，通过 PI 调节器来调整控制信号，使得电机转速尽可能接近目标转速。

// 简单的速度环 PI 调节器示例 float Speed_PI_Controller(float set_speed, float current_speed, float *Ki, float *Kp, float *integral) { float error = set_speed - current_speed; *integral += error; return (*Kp * error) + (*Ki * *integral); }

双闭环控制：双闭环控制在速度环的基础上增加了电流环，先通过电流环控制电机的电流，再由速度环根据速度偏差调整电流环的给定值，这样可以更好地应对负载变化等情况，提高电机控制的稳定性和动态性能。

通信靠串口

采用串口进行通信，可以方便地与上位机或者其他设备进行数据交互。比如可以通过串口发送电机的运行状态信息，接收上位机发送的控制指令等。

// 串口初始化代码 void USART_Init(void) { USART_InitTypeDef USART_InitStructure; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); USART_Cmd(USART1, ENABLE); } // 串口发送字符函数 void USART_SendChar(uint8_t ch) { while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); USART_SendData(USART1, ch); }

这段代码初始化了串口，设置了波特率、数据位、停止位等参数，同时定义了发送字符的函数。