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基于GD32的低功耗无刷电机FOC控制实战

共计 30 章节

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GD32与FOC控制概览

GD32系列低功耗特性介绍 · FOC（磁场定向控制）基本原理 · 低功耗无刷电机应用场景

开发环境搭建

GD32开发板选型 · Keil/IAR IDE安装与配置 · GD32固件库导入

开发环境搭建GD32

GD32时钟系统与低功耗模式

时钟树解析（HXTAL/LXTAL/… · 睡眠模式/停止模式/待机模式配置 · 低功耗模式下外设工作状态

GD32时钟系统

定时器与PWM生成

高级定时器TIMER0配置 · 互补PWM输出与死区插入 · 中心对齐模式与边沿对齐模式选择

ADC采样与电流检测

GD32 ADC模块配置（规则组/注… · 三相电流采样策略（单电阻/双电阻/三… · 低功耗下的ADC采样优化

编码器与霍尔传感器接口

正交编码器接口模式配置 · 霍尔传感器信号捕获 · 速度与位置计算（M法/T法）

编码器霍尔传感器接口

FOC核心算法之Clark变换

三相电流到两相静止坐标系变换 · 数学推导与代码实现 · 归一化处理技巧

FOC核心算法之Park变换

两相静止到两相旋转坐标系变换 · 电角度对齐与初始位置检测 · 代码实现与验证

FOC核心算法之逆Park变换与SVPWM

逆Park变换实现 · SVPWM（空间矢量脉宽调制）原理与… · 七段式与五段式SVPWM代码实现

PID控制器设计与调参

位置式PID与增量式PID · 积分限幅与抗积分饱和 · PID参数整定方法（试凑法/临界比例…

PID控制器设计

电流环设计

电流环带宽选择 · d轴与q轴电流解耦控制 · 电流环PI参数计算与调试

电流环设计电流环带宽选择

速度环设计

速度环采样周期确定 · 速度环PI参数整定 · 速度前馈补偿技术

速度环设计速度环采样周期确…

位置环设计

位置环与速度环级联架构 · 位置环P控制器设计 · 轨迹规划（梯形/S形曲线）

位置环设计位置环

低功耗FOC策略

MTPA（最大转矩电流比）控制 · 弱磁控制原理 · 低功耗模式下的FOC降频运行策略

无传感器FOC之滑模观测器

滑模观测器原理 · 反电动势观测 · 锁相环（PLL）提取速度与角度

FOC无传感器

无传感器FOC之龙伯格观测器

龙伯格观测器数学模型 · 增益矩阵设计 · 与滑模观测器对比分析

FOC无传感器

开环强拖启动 · I-F启动（电流-频率启动） · 闭环切换条件与平滑过渡

启动策略开环强拖启动

GD32低功耗外设配置

低功耗定时器（LPTIMER）配置 · 低功耗UART（LPUART）配置 · RTC唤醒与定时

GD32低功耗外设配置

电源管理与功耗测量

GD32内部电压调节器配置 · 动态电压频率调整（DVFS） · 功耗测量方法（万用表/功耗分析仪）

电源管理功耗测量

CAN通信在电机控制中的应用 · Modbus协议实现 · 低功耗蓝牙（BLE）无线调试

通信接口CAN

故障保护与诊断

过流保护（硬件比较器+软件滤波） · 过压/欠压保护 · 堵转检测与失步检测

故障保护诊断

固件升级与Bootloader

GD32 IAP（在应用编程）原理 · Bootloader设计 · 固件加密与校验

Bootloader固件升级

RTOS在FOC中的应用

FreeRTOS移植到GD32 · 任务划分（控制任务/通信任务/监控任… · 任务优先级与调度策略

数据可视化与调试工具

虚拟示波器（VOFA+/Serial… · 实时数据流上传 · Matlab/Simulink离线数…

数据可视化调试工具

电机参数辨识

定子电阻辨识（直流注入法） · 电感辨识（高频注入法） · 反电动势常数辨识

电机参数辨识定子电阻辨识

振动与噪声抑制

谐波注入抑制转矩脉动 · 随机PWM降低电磁噪声 · 机械共振频率避开策略

振动噪声抑制

MOSFET功率损耗计算 · 热阻模型与散热设计 · NTC温度采样与过温保护

热管理MOSFET

EMC设计与布局

PCB布局要点（功率地与信号地分离） · 驱动芯片选型与栅极电阻优化 · 共模电感与Y电容选择

综合实战项目一

低压直流无刷风扇（12V/5W） · 硬件选型 · 软件架构

综合实战项目一V/5W

综合实战项目二

便携式电动工具（24V/100W） · 硬件设计（含电池管理） · FOC参数整定

综合实战项目二V/100W