上一页：电机剖析仪应用说明 ↤|目录 |↦ 下一页：PMSM FOC 驱动器介绍

应用的结构

运动控制应用的基本构件

上图展示了以ST MC SDK结构化的电机控制应用。首先，这样的应用是由 STM32CubeMx 由电机控制工作台Generate的软件项目。该软件项目由多个相互影响的部分组成：

其中最重要的是应用程序。在此背景下，该应用由ST运动控制SDK的用户开发，专注于最终应用的用途，纯粹的运动控制部分则交由ST MCSDKGenerate的代码处理。
UI Library为用户提供了应用程序开发过程中可利用的功能，用于控制和调试：它处理硬件功能，如用于启动和停止电机的按钮、设置转子转速参考的电位器。更重要的是，它还提供调试功能，如电机控制协议套件，允许将电机控制应用与ST电机飞行器工具或DAC功能接口......在运动控制应用中是否存在UI库是可选的。通常在最终申请中不会有这些内容。
ST MCSDK 固件的核心是电机控制库。该库由一组组件组成，每个组件实现了SDK提供的一项功能。对于大多数这些功能，都提供了几个组件来实现其不同变体。电机控制工作台的任务之一是为用户的应用选择合适的组件。
为应用选择的电机控制库组件由电机控制驾驶舱部分使用。该部分实际上实现了电机驱动的核心算法。它会将选定的组件整合在一起。电机控制驾驶舱的最后一个主要职责是作为电机与应用之间的主要接口。
应用程序和UI Library都使用电机控制应用程序接口（MC API）来访问电机控制驾驶舱。MCAPI 是应用程序与系统其他部分之间的主要接口。它提供了正确控制应用驱动电机所需的所有功能。
然而，有时应用程序可能需要微调某些内部参数，或获取MCAPI无法提供的更详细信息。在这种情况下，它可以使用“**MC低级API**”，即由电机控制应用所有组件提供的接口功能组成。请参阅组件页面，了解MC低层API文档的入口。
**STM32Cube 驱动程序 **块代表项目中所需的 STM32 外设驱动程序——根据用户选择，可以选择 HAL 或 LL。电机控制库本身只使用LL，硬件外设的初始化可以使用HAL或LL。这些驱动程序被复制到为运动控制应用程序Generate的软件项目中。

磁场定向控制实现架构

电机控制前线环路

FOC 实现的固件围绕三个环路组织：

参考计算循环
当前监管循环
安全环

参考计算循环

参考计算环计算控制电机行为的电机电流参考值$I_q$和$I d$。这是它的主要任务。

为了满足该条件，输入应用设定的扭矩参考或转子转速参考。在后者情况下，参考计算环路还执行转子速度调节。

此外，$I_q$和$I_d$的当前参考还可能受到额外高级算法的影响，如此外，、或前馈功能。

该循环通过一个名为中频任务的函数实现，该函数在STM32 MCU的SysTick中断上执行。通常，中频任务的频率为1毫秒。但这在电机控制工作台中可配置，精度可达500微秒，最高可达数毫秒。

500微秒是电机控制工作台Generate的电机控制应用默认的SysTick中断频率。通常，中频任务（Medium Frequency Task）以及参考计算环路（Reference Computation Loop）会每隔一次SysTick中断运行一次。

参考计算环路还运行一个状态机，管理电机占空比中的各种程序：启动（启动）程序、停机程序、偏移测量程序或故障状况管理。

当前监管循环

当前监管环路是FOC实施的核心。

其任务是测量流经电机各相位的电流，并调节电流，使其达到参考计算环路设定的参考值。为此，电流调节环需要知道（在无传感器配置中，这意味着：估计）受控电机转子的位置和转速。

电流调节循环实现了FOC算法的核心，包括Clark和Park变换、$I_d$和$I_d$电流调节以及变换，该。在中断情况下触发，当电机相位电流被读取时（可以是在ADC中断或DMA中断时），并执行以下工作：

读取相$I、$I b$和$I c$相位电流的读数
计算转子的位置
调节相电流，从而产生相电压
编程PWM定时器时，采用占空比，使相电压计算在前一步

其频率由用户在电机控制工作台中固定并设定。典型的电压范围为5 KHz到50+ KHz。电流调节环由高频任务函数执行。

安全环

安全环路运行在SysTick中断上，类似于参考计算环路。然而，每次 SysTick 出现时都会运行，而 SysTick 并非总是如此。其任务是评估多种故障状态，以确定它们是否处于激活状态。故障条件包括过电流、电压不足或过热。一旦检测到其中一个，电机运行停止，任何对其的控制权也随之解除。请参阅文档中MC状态机、命令和故障管理页面的故障部分。

上一页：电机剖析仪应用说明 ↤|目录 |↦ 下一页：PMSM FOC 驱动器介绍