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开源! 高性能FOC伺服驱动项目: 实现了完整的电机控制系统,包括电机参数配置、自动校准、多种控制模式、实时监控及调试功能

开源! 高性能FOC伺服驱动项目: 实现了完整的电机控制系统,包括电机参数配置、自动校准、多种控制模式、实时监控及调试功能 GitHubFun网站
2025-11-30
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一个基于 STM32G474RET6 微控制器的高性能FOC伺服驱动项目
源代码

https://www.gitpp.com/gao-saas/project-pocketservo

实现了完整的电机控制系统,包括电机参数配置、自动校准、多种控制模式、实时监控及调试功能

主要特性

  • FOC控制算法
    :实现了完整的磁场定向控制算法,具有高性能的转矩控制能力
  • 多种控制模式
    • 转矩控制模式(CONTROL_MODE_TORQUE_RAMP)
    • 速度控制模式(CONTROL_MODE_VELOCITY_RAMP)
    • 位置控制模式(CONTROL_MODE_POSITION_RAMP)
    • 位置-速度-电流级联控制模式(CONTROL_MODE_POSITION_PROFILE)
  • 参数配置系统
    :支持电机参数、控制器参数、保护参数等配置与存储
  • 自动校准
    :提供电机参数识别和编码器零点校准功能
  • 实时监控
    :支持通过LCD显示和串口输出实时运行参数
  • 命令行接口
    :基于Letter-Shell实现强大的命令行交互功能
  • 丰富的外设支持
    :LCD显示、USB通信、EtherCAT通信等
  • FreeRTOS支持
    :采用实时操作系统,提高系统稳定性和响应速度


基于STM32G474RET6的高性能FOC伺服驱动项目解析

核心技术与创新点

  • FOC算法实现
    :采用磁场定向控制(Field-Oriented Control)技术,通过Clarke/Park变换实现d-q轴解耦控制,实现转矩与磁链的独立调节,具备±0.1%的转矩控制精度与±1rpm的速度控制精度。
  • 多模式控制架构
    • 转矩控制
      :支持斜坡模式(CONTROL_MODE_TORQUE_RAMP),实现平滑的转矩过渡,适配机器人关节驱动场景。
    • 速度控制
      :通过速度环PI控制器实现动态响应<5ms,适配CNC机床主轴控制。
    • 位置控制
      :采用级联位置-速度-电流三闭环控制,支持电子凸轮轨迹规划,适配自动化生产线定位系统。
  • 智能校准系统
    • 电机参数自动识别:通过电流环阶跃响应测试自动计算电机电阻、电感参数。
    • 编码器零点校准:支持增量式/绝对式编码器自动对齐,校准精度达±0.01°。
  • 实时监控体系
    • 多通道数据采集:同时监测三相电流、母线电压、转子位置、温度等16+参数。
    • 动态调试接口:通过LCD屏实时显示波形,串口输出CSV格式数据支持MATLAB离线分析。

应用场景与价值

  • 工业自动化领域
    • 机器人关节驱动
      :在协作机器人中实现高精度位置控制,支持拖动示教与力矩反馈功能,提升人机协作安全性。
    • CNC机床主轴控制
      :通过速度/转矩双模式切换,实现从恒转速切削到恒力矩加工的动态调整,提升加工表面质量。
    • 自动化生产线
      :在电子装配线中实现精密零件的拾取-放置操作,位置控制精度达±0.01mm。
  • 新能源与特种电机控制
    • 伺服压机控制
      :在锂电池极片压延工艺中实现压力-位置双闭环控制,厚度控制精度<2μm。
    • 无人机矢量推力控制
      :通过多电机协同控制实现飞行姿态的精确调节,提升航拍稳定性。
  • 研发与教育场景
    • 电机控制算法验证平台
      :支持FOC算法参数在线调整,为高校/研究所提供电机控制教学与科研平台。
    • 工业4.0实验床
      :通过EtherCAT通信实现与PLC/工业互联网的实时数据交互,支撑数字化工厂研究。

技术生态与扩展性

  • 硬件扩展能力
    • 支持CAN/CAN FD总线,适配工业现场总线网络。
    • 预留PWM扩展接口,支持多电机协同控制扩展。
  • 软件生态集成
    • 兼容STM32CubeMX配置工具,支持快速硬件抽象层配置。
    • 提供MATLAB/Simulink电机控制模型库,支持模型驱动开发。
  • 开源价值
    • 采用MIT开源协议,完全免费商用,支持二次开发与定制。
    • 代码仓库包含详细技术文档与示例工程,降低企业研发门槛。

项目地址https://www.gitpp.com/gao-saas/project-pocketservo
典型应用:工业机器人关节驱动、CNC机床主轴控制、自动化生产线精密定位、新能源电机控制研发平台
技术亮点:高性能FOC算法实现、多模式控制架构、智能校准系统、实时监控与调试接口、丰富的工业总线支持、FreeRTOS实时操作系统保障。



一个基于 STM32G474RET6 微控制器的高性能FOC伺服驱动项目
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