NJUPT自控第一次积分赛的小总结（二）基于simpleFOC的无刷电机控制

新人一枚，写的比较水，欢迎大佬指正！

　　　先说一下我用的物料与开发环境吧：

　　无刷电机：makerbase的2804电机（带AS5600磁编码器）

　　电机驱动板：simpleFOCmini（学校推荐的）

　　电池：12V锂电池

　　主控：ESP32开发板

　　TFT-LCD屏：ST7789驱动，SPI通信的就行（我的是240 X 240大小）

　　开发环境：VS Code+platformIO插件，Arduino框架

　　关于无刷电机，网上资料都非常多，我也就不多嗦了（其实我自己也不是很懂），大家上网翻找资料即可，我就简略说下编码器啥的。

　　我买的无刷电机是带编码器的，意味着不需要自己做一个编码器。我放张我比赛用的电机照片（不带编码器），可以发现单电机是只有三相pwm输入口的，这就意味着你只能对其进行开环控制，无法实时监测电机转速与位置，因此就需要引入编码器来实现对电机的闭环控制。编码器分增量式与绝对式两种，可以参考这篇博客的解释。我这里用的是比较简单的增量式，就简要说说增量式是怎么个工作原理吧。

　　首先呢，我们可以想象出电机旋转的场面，就是不停在转对吧，而们如果需要用肉眼观测电机转动的情况，就要在电机上做一个显眼的标记，比如贴个白色胶带啥的，编码器也是这样。我们在电机某个地方坐做上标记，这个标记经过编码器的"某些地方"就会输出电平信号，用来告诉我们电机转到这了。而怎么定义编码器的"某些地方"呢？我们可以想象一个圆盘，上面被一些黑色长条等分（就像一个时钟），电机的上的"标记"每经过编码器的黑色长条，编码器就会输出电平信号，因此我们就能知道电机此刻是在哪了。而如果我们要知道电机的转速的话，就等价于去求电机在某一时间段经过多少个黑色长条，因此我们只需要在程序里开个定时器记录时间就行了（有些库，比如simpleFOC是直接封装好了，直接调用api函数就能求速度）。下面放下我用的AS5600磁编码器的图片。该编码器有两种输出信号的模式，一种是iic，一种是pwm，我用的是iic，至于pwm我也不是很清楚（）。因此，如果我们要知道电机的转动情况的话，需要与这个编码器建立iic通信，才能在程序中查看电机的实时参数。

　　废话不多说，直接上代码：

　//变量定义

　　float target = 0;

　　MagneticSensorI2C sensor = MagneticSensorI2C(AS5600_I2C); //编码器为AS5600，用iic通信

　　BLDCMotor motor = BLDCMotor(7);//电机极对数为7

　　BLDCDriver3PWM driver = BLDCDriver3PWM(33,25,26,27);//控制电机转动的三相pwm输出口分别为33,25,26，其中27是Enable口

//初始化：
  target = 20    //电机目标转速为20
  Wire.setPins(21,22);  //将GPIO21、GPIO22分别设置为SDA、SCL口
  Wire.begin();
  sensor.init(&Wire);
  motor.linkSensor(&sensor);
  driver.voltage_power_supply = 12; //12V供电
  driver.init();
  motor.linkDriver(&driver);
  motor.foc_modulation = FOCModulationType::SpaceVectorPWM;             //FOC调制类型为SVPWM
  motor.controller = MotionControlType::velocity;;break;//控制类型为速度控制
  //PID参数
  motor.PID_velocity.P = 0.2;
  motor.PID_velocity.I = 1.5;
  motor.PID_velocity.D = 0.005;
  motor.P_angle.P = 5.5;
  motor.P_angle.I = 0.0275;
  motor.P_angle.D = 0.0005;

  motor.voltage_limit = 6;
  motor.LPF_velocity.Tf = 0.06; //对速度低通滤波
  motor.velocity_limit = 40;  //速度上限
  motor.voltage_sensor_align = 1;
  motor.init();
  motor.initFOC();    

//while(1)中的内容：
  motor.loopFOC();
  motor.move(target); 

其中一些个性化设置还是需要根据自己实际情况设置。

　　对于如何学习simpleFOC库的使用，读者可以参考simpleFOC的官网：SimpleFOCproject | Home，这里有详细的教程。

　　至此，我们就完成了基本的无刷电机控制，后面会说说LCD液晶屏的与lvgl库的使用（显示实时数据）