Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik SVPWM Ansteuerung eines BLDC


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von Andreas True (Gast)


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Puh ich glaube ich werde das Thema niemals ganz umreißen :)
Rs steht leider nicht im "Datenblatt".
Ich habe das mit einem 4 Punkte Messgerät an den Kabelenden (10cm) 
gemessen und
komme auf 0.145Ohm.

Kann es sein, dass für diese Entkopplung von d und q Folgendes nicht gut 
ist:
d und q Regler bekommen als Ist- und Sollwerte echte Größen, also den 
tatsächlich
fließenden Strom. Die Ausgänge der Regler bewegen sich aber nur
-0.95 < 0 < +0.95 und werden direkt auf SVM gelegt.
Sprich, ich bin an dieser Stelle bereits nicht linear. (Oder doch?)
Die Regler regeln direkt die PWM Duty.

Kann so ein Regler in diesem Fall funktionieren oder muss ich
zwingend so Regeln dass ich als Ausgang Spannung erhalte und diese
erst dann in PWM Duty umrechne?

In der AppNote von MicroChip bewegen sich die Regler auch nur -0.95 
+0.95,
allerdings weiß man auch nicht, wie dynamisch deren Regelung dann in 
Wirklichkeit ist.

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Wenn du den Widerstand von Anschlussleitung zu Anschlussleitung gemessen 
hast, dann musst du den Halbieren. 70mOhm bei so einem kleinen Motor 
klingen dann für mich erst mal ok. Was Duty als Stellgröße angeht. 
Kannst du das so lassen du siehst deine Brückenspannung als konstant an. 
Bricht diese ein dann reduziert die ja deine Verstärkung vom Regelkreis, 
damit ist das unkritisch. Vllt sogar robuster weil du nicht jede Welle 
auf der Versorgungsspannung mit ausregelst.

von Andreas True (Gast)


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Weil mein Iq und Id absolut nicht Gleichstrommäßig aussieht, habe ich 
auf der Suche festgestellt, dass meine  Ialpha und Ibeta nach Clarke T. 
total unsymetrisch sind. Wenn ich mir die adc1..2 werte für phasenströme 
über die DACs ausgebe bekomme ich im Screenshot zu sehen. Das kann doch 
nicht richtig sein oder?
 Es sieht wie fast 180grad verschiebung aus. Währenddessen war en Vq und 
Vd nicht geregelt sondern fest vorgegeben.
Die POPO Kurven aus der svm sehen dagegen schon um 120Grad verschoben 
aus.
Interssant wie die Phase Währenddessen aussieht.

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Sind das nicht etwa I_alpha und I_beta? Da wäre ja alles ok. Hast du mal 
mit dem Scope direkt an den OPs gemessen für die Strommessung?

Irgendwas ist da faul. Ist jetzt übers Forum auch schwer zusagen. Kannst 
du den Antrieb mit nem Akkuschrauber oder so drehen? Dabei alle Phasen 
nur mit Lowside an. Und langsam drehen und den Strom ansehen. Ohne PWM.

von Andreas True (Gast)


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Es waren wirklich die Ströme. N Brückentreiber war tot :(. Jetzt passen 
die Ströme wieder.
Sollten Ialpha und Ibeta immer 180grad phase haben? Hängt es nicht von 
den Amplituden der Ströme ab?
Mal sehen ob die Entkopplung der Regler jetzt klappt.

Gruß
Andreas

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Andreas True schrieb:
> Es waren wirklich die Ströme. N Brückentreiber war tot :(. Jetzt passen
> die Ströme wieder.
> Sollten Ialpha und Ibeta immer 180grad phase haben? Hängt es nicht von
> den Amplituden der Ströme ab?
> Mal sehen ob die Entkopplung der Regler jetzt klappt.
>
> Gruß
> Andreas

Nein 90° Phase. Sind ja Senkrecht zu einander stehende Achsen.
Bin gespannt obs dann passt. ggf. musst du w noch filtern, damit die 
Regler nicht schwingen. Musst du probieren.

von Andreas T. (skycurve)


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Hallo,

habe das Problem immer noch nicht lösen können.
Es sieht folgendermaßen aus:

PI Regler für d und q mit Kp = 0.001, Ki = 0.001
Als Last dient ein 8x5 Propeller.
Bei niedriger Drehzahl läuft der Motor.
Steigere ich langsam Iq_soll, steigt auch die Drehzahl.
Bei einer gewissen Drehzahl bleibt der Motor abrupt kurz stehen, dreht 
wieder hoch und bleibt bei der selben Drehzahl wieder stehen..

Bremse ich die Maschine zusätzlich mit der Hand, kann ich mehr Iq_soll 
vorgeben, ohne dass der Motor abrupt stehen bleibt, solange ich unter 
dieser bestimmten Drehzahl bleibe.

Das passiert unabhängig davon, ob ich die Koppeltherme verwende oder 
nicht.
Ich addiere diese Therme auf den Ausgang der Regler wie weiter oben 
empfohlen.
Mir ist aufgefallen, dass durch die Entkopplung der I Anteil der Regler 
auf Null geht sobald der Sollstrom erreicht ist.
Ist dies genau das Ziel der Entkopplung?

Wäre es nicht besser, die Koppeltherme noch vor dem Regler von dem 
Ist_Wert abzuziehen(?) weil deren Berechnung auf Iq und Id basiert, aus 
dem Regler kommen aber Spannungen und nicht Ströme raus:
1
i_d_Discouple = -OmegaFltred * Ls * Iq;
2
i_q_Discouple = OmegaFltred * Ls * Id + OmegaFltred * Ke;


Ich habe auch den Modifizierten Regler von Shane Colton versucht 
nachzubauen. Allerdings hatte ich hier absolut das selbe Problem nur 
schon bei viel geringerer Drehzahl.

Gruß
Andreas

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Das hört sich für mich danach an, dass dein Beobachter nicht sauber 
arbeitet. Addiere mal bitte zu deinem Winkel Ts * w. Ts ist die 
Zykluszeit mit der du den Beobachter aufrufst. w ist die Drehzahl in 
rad/s.

Ich vermute das dir deine Abtastzeit (Ts) einen strich durch die 
Rechnung macht. Denn du berechnest den Winkel für den nächsten Schritt 
im Vorherigen. In der Zeit zwischen jedem Schritt dreht sich die 
Maschine aber. Deshalb grundsätzlich phi_k+1 = Ts*w + phi_k.

Gruß

Tec.

von Andreas T. (skycurve)


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Hab es eingebaut, leider das selbe Ergebnis. Es passiert schon bei 
geringer Drehzahl wo (Ts * w) nur 0.08 beträgt.
Wenn ich aber den OpAmp Gain im Programm mit 10 multipliziere und Kp, Ki 
auf 0.1 stelle (scharf) kann ich ca 90% Dutyzeit fahren.
Allerdings ist Iq_soll dabei total nicht linear, kaum Drehmoment und 
summen bei geringer Drehzahl.

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Die Strommessung passt? Welchen Opamp Gain? Den vom Stromopamp?

Mit wieviel kHz arbeitet die PWM und die Regelung?

von Andreas T. (skycurve)


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Strommessung passt (ADC1..2 über DAC1..2 ausgegeben machen zwei 120° 
Sinuskurven am Scope)
Der echte OPV Gain beträgt 10.
Winkelbeobachter, PWM, RZM und die d,q Regler laufen mit 20kHz.

von Andreas T. (skycurve)


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Mir ist noch Folgendes aufgefallen:

Wenn ich den Gain in SW nicht künstlich anhebe, sehen die 
Sinus-Stromkurven total unrund aus. Mit Gain*10 sind die dagegen schön 
rund.

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Mhh aber mit Gain*10 sind deine Gemessenen Stromwerte doch falsch um 
eben Faktor 10 oder sehe ich das falsch?

Das der Sinus unrund ist kann am Winkel liegen hast du den Mal dazu 
geplottet?

von Andreas T. (skycurve)


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Tec, du hattest wie immer recht (y), das Problem lag/liegt am 
Beobachter.
Wenn ich die Eingangsströme Ialpha und Ibeta innerhalb des Beobachters 
geteilt durch 10 nehme und den OPV Gain bei 10 belasse, so wie es auch 
in der Realität ist, laufen die Regler wesentlich besser.
Jedenfalls bleibt der Motor nicht einfach bei einer bestimmten Drehzahl 
stehen.

Ich muss den Beobachter nochmal durchrechnen, wird wohl an irgendeinem 
LPF Koeff. liegen.
Ist es empfehlenswert auf einen PLL Beobachter umzusteigen?

Zu der Frage oben:
Macht es einen Unterschied, bzw. ist es nicht besser die 
Entkoppelungstherme nicht auf die Reglerausgänge zu addieren sondern von 
den gessenen Strömen abzuziehen und erst dann den Regler auszführen?
Weil diese Therme sich auf die Ströme beziehen.

Gruß
Andreas

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Andreas True schrieb:
> Ist es empfehlenswert auf einen PLL Beobachter umzusteigen?

Ja und nein. 1. Wenn du ein generelles Problem hast bringt die PLL auch 
nix. Die bringt nur was wenn einen stark rauschenden Lagebeobachter 
hast.
Und selbst dann, ist eine PLL ein schwingfähiges System. Soll heißen 
wenn die nicht sauber eingestellt ist schwingt die und das noch 
schlimmer als deine Variante jetzt.

Der nächst bessere Beobachter wäre meiner Meinung nach ein 
Rotorflussbeobachter mit PLL. aber wie gesagt die sind nicht einfach 
einzustellen.

Grob:

(Us - R*is) integrieren. Dann -L*is und dass dann wieder auf den Eingang 
des Integrators mit ner Verstärkung zurückführen. Mit der Verstärkung in 
der Rückführung stellst du den dann ein. Dann machst du atan2 von den 
Werten vor der Rückführung.

also: Int(Ualpha - R*Ialpha - g*PsiAlpha) - L*Ialpha = PsiAlpha
das auch für beta. g ist dabei die Verstärkung die du Einstellen musst.


Und dann Atan2(PsiAlpha, PsiBeta) = phi.

Oder du nagelst an den ne PLL. Dann brauchst du den trigonometrischen 
Additionssatz. Winkeldifferenz von a und b  = sin(a)*cos(b) - 
cos(a)*sin(b) (prüf das bitte das ist nur aus dem Kopf geschrieben.)

Das Signal was daraus kommt auf n PI-Regler und der auf n Integrator für 
phi.


Kurz Integrator in Sw: Alter Wert + Ts*Neuer Wert (Ts Abtastzeit = 
1/20kHz bei dir)

Andreas True schrieb:
> Zu der Frage oben:
> Macht es einen Unterschied, bzw. ist es nicht besser die
> Entkoppelungstherme nicht auf die Reglerausgänge zu addieren sondern von
> den gessenen Strömen abzuziehen und erst dann den Regler auszführen?
> Weil diese Therme sich auf die Ströme beziehen.

Nein!!! Die Entkopplungstherme ergeben Spannungen die kannst du nicht 
von Strömen abziehen. (jedenfalls ist das nicht richtig!)

von Andreas T. (skycurve)


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Recht ähnlich macht die AN1078 den Beobachter auch glaube ich, aber ohne 
PLL.

Ich habe übrigens den modifizierten Regler von Shane Colton 
eingebaut(hoffentlich richtig). Die Regelung funktioniert nun recht gut.
Mit den Entkopplungsthermen hat sie aber auch gut funktioniert.
Allerdings bremse ich mit der Velocity Loop noch nicht aktiv (Iq 
negativ)

Tec Nologic schrieb:
> stark rauschenden Lagebeobachter

Im Screenshot sieht man den Winkel und OPV Ausgang Phase1. Der Winkel 
sieht gut aus oder?
Es ist sogar so, wenn der Motor die Rampe ein mal hochgefahren ist, kann 
ich den Strom auf Null stellen (0 Drehzahl) und dann wieder ohne Rampe 
anfahren.

Auf was beziehen sich eigentlich die Stromangaben auf den Modellbau 
BLDCs?
Mein Motor ist mit 8A ud 9A_Peak spezifiziert.
Als ich diesen Screenshot aufgenommen habe, war Iq_soll auf 9.0 
eingestellt.
Wenn ich die Amplitude aus dem ScopeBild nachrechne fließen da auch -9 
bis +9 Ampere.
Auf dem DC Bus logischerweise weniger. Ca 5A, also nicht ganz den 
Effektivwert.
Bezieht sich die Angabe auf dem Motor auf den Effektivwert oder 
sozusagen auf Iq?

: Bearbeitet durch User
von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Andreas True schrieb:
> Auf was beziehen sich eigentlich die Stromangaben auf den Modellbau
> BLDCs?

Auf DC bzw. den Effektivwert. Aber da du den Antrieb ordentlich 
betreibst und keinen spielzeug steller aus dem Modellbau nimmst kannst 
du locker noch mal 10% mehr geben oder der wird nicht wirklich Wärmer.

Also 10Aeff ist ok.

Winkel und Strom sehen sehr gut aus!

Andreas True schrieb:
> Allerdings bremse ich mit der Velocity Loop noch nicht aktiv (Iq
> negativ)

Da musst du bei der Colton Variante aufpassen. Du musst die Länge des 
Spannungszeigers Negativ machen. also der Iq-Regler muss das aus regeln. 
Sonst zerlegts die Maschine beim bremsen.

Ich habe fest gestellt das die Entkopplung da robuster funktioniert. 
Colton ist nur einfacher in die Gänge zu bekommen.

Andreas True schrieb:
> Es ist sogar so, wenn der Motor die Rampe ein mal hochgefahren ist, kann
> ich den Strom auf Null stellen (0 Drehzahl) und dann wieder ohne Rampe
> anfahren.

Das ist gut, dann ist die Grenzfrequenz des Beobachters schön niedrig.
Wenn du den Rotor jetzt vorher mit einem Strom auf d Achse ausrichtest
kannst du auch ohne Anlauf anfahren. Nur bei großer Last bzw. 
Trägheitsmoment an der Welle wird das problematisch sein. Für ne 
Luftschraube ok.

Wie ists mit dem Leerlauf? Kann der Beobachter der Maschine folgen wenn 
die mit 10A beschleunigt in den Leerlauf rein?

Da musst du dann aufpassen wegen den I anteilen der Regler. Die musst du 
an halten bei maximal Spannung.

von Andreas T. (skycurve)


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Tec Nologic schrieb:
> Da musst du bei der Colton Variante aufpassen. Du musst die Länge des
> Spannungszeigers Negativ machen. also der Iq-Regler muss das aus regeln.
> Sonst zerlegts die Maschine beim bremsen.

Mein Drehzahl Reger gibt dem q-Regler beim Bremsen -10 als Sollwert vor. 
Den WinkelPhasenregler(Colton) für Id lasse ich unverändert. Kann es 
sein dass ich an dieser Stelle diesen Output auch invertieren muss?
So wie es jetzt ist, bremst der auch schön, und erzeugt schöne 
Überspannungen auf dem DC Bus beim Bremsen.
Gut, dass du mir das mit dem Bremschopper gesagt hast. Funktioniert 
wuderbar :)

Tec Nologic schrieb:
> Strom auf d Achse ausrichtest
> kannst du auch ohne Anlauf anfahren

Funktioniert, das ist ja nice! Ich kann sogar den Motor festhalten, der 
Drehzahlregler gibt dabei auf Iq_soll maximalen Strom und der Beobachter 
kommt nicht durcheinander.

Tec Nologic schrieb:
> Kann der Beobachter der Maschine folgen wenn
> die mit 10A beschleunigt in den Leerlauf rein?

Jep, folgt dem bis in die Maximaldrehzahl (ohne FieldWeakening)

Zu dem maximalen Strom:
Wenn der Motor mit dem Propeller dran aus dem q-Regler Vq=0.95 bekommt, 
fließt leider auf dem DC Bus keine 8-9A wie im Datenblatt sondern ca 
5.5A. Dabei dreht die Maschine aber ca nur 7,5k rpm, also keine max 
Drehzahl.
Sprich ich bekomme trotz genügend Belastung nicht den max. DC Strom 
durch. Woran könnte das liegen?

: Bearbeitet durch User
von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Andreas True schrieb:
> Sprich ich bekomme trotz genügend Belastung nicht den max. DC Strom
> durch. Woran könnte das liegen?

du brauchst ne größere Luftschraube um den Motor mehr zu belasten.

Die erreichbare Drehzahl sinkt ja mit der Belastung 7k rpm ist da recht 
normal.

Leerlaufdrehzahl ist ja quasi ohne Last aber selbst ohne Luftschraube 
hast du ja noch die Reibung der Maschine.



Freut mich das das so gut funktioniert. Das mit dem BremsChopper ist 
wichtig eben gerade an einem Labornetzteil. Weil die sonst aussteigen 
oder sterben.

von Andreas T. (skycurve)


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Mit der 8x5 Schraube und dem 8A Motor erzeuge ich ca 370g Auftrieb (nach 
unten, gegen eine Küchenwaage), ist das in Ordnung für den Motor? Ich 
sollte mir ein China ESC mit SimonK SW besorgen und mal die Dynamik und 
maxDrehzahl vergleichen.

Jetzt muss ich noch schauen, wie der Beobachter und Shane Colton Regler 
rückwärts funktionieren, damit ich umdrehen kann.

von Andreas T. (skycurve)


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Gibt es einen Grund, dem Drehzahlregler den Iq Regler zu unterlagern 
wenn man nicht Drehmoment sondern nur Drehzahl regeln möchte?

Ich habe probeweise den Ausgang des Drehzahlreglers direkt auf Vd gelegt 
und ein IF eingebaut, damit bei zu viel Strom der Drehzahlregler nicht 
noch weiter schiebt.
So habe mit der Schraube drauf die Beschleunigungszeit 1500rad/s - 
4500rad/s um ein Viertel verbessern können.
Das ganze natürlich mit Shane Colton d-Regler, da sonst keine 
Entkopplung möglich ist.

von Andreas T. (skycurve)


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Andreas True schrieb:
> Ich habe probeweise den Ausgang des Drehzahlreglers direkt auf Vd gelegt

meinte natürlich Vq

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Andreas True schrieb:
> Gibt es einen Grund, dem Drehzahlregler den Iq Regler zu unterlagern
> wenn man nicht Drehmoment sondern nur Drehzahl regeln möchte?

Rein von den Differentialgleichungen muss das so. Normalerweise erhöht 
sich durch den Stromregler die Dynamik des Drehzahlregelkreises. Weil 
man die Zeitkonstante des Stromregelkreises durch den PI-Regler 
verkleinern kann.

Das du mit Spannungsvorgabe bessere Ergebnisse hast deutet darauf hin 
das mit der Stromregelung etwas nicht stimmt. Aber wenns so geht ist 
auch erst mal ok.

von Andreas T. (skycurve)


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Tec Nologic schrieb:
> muss das so

Achso, alles klar :)

Ich hätte noch zwei noch zwei Fragen zum Beobachter.

1. Ich habe es nun geschafft dass der Beobachter vorwärts wie rückwärts 
funktioniert, aber speziell beim Bremsen während die Maschine sich noch 
vorwärts dreht, der Spannungsverktor aber negativen Strom erzeugen will.
Muss ich schon an dieser Stelle den Beobachter auf "rückwärts" stellen 
oder erst dann wenn die Maschine bereits tatsächlich rückwärts läuft?

2. Damit ich mit max. Iq (und max Drehmoment) anfahren kann, ohne dass 
der Beobachter blockiert oder sich durchdreht, benötige ich extrem 
genaue R und L Daten. 0.005 Ohm machen da schon ein Unterschied. Sprich 
ausprobieren.

Du hast vor ein paar Monaten geschrieben, dass du mit der Kv bzw. Ke und 
R Angabe auskommst. Ich sehe keine Möglichkeit die Gleichungen so 
umzustellen, dass ich ohne L auskomme. Der Beobachter ist so ziemlich so 
aufgebaut, wie du in deinem letzten Post beschrieben hast. Nur, dass die 
Verstärkung ab einer gewissen Abweichung zwischen geschätztem und 
gemessenem Strom sogar nicht-linear verstärkt.
Kannst du vielleicht noch etwas dazu schreiben?

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Was vorwärts rückwärts angeht habe ich immer Probleme mit den 
Stromregelern beim Bremsen gehabt, dem Beobachter wars egal. Und Colton 
wird mit dem Vorzeichen der Stellgröße für den Betrag des 
Spannungsvektors auf Vorwärts oder rückwärts umgestellt.

Was die Parameter angeht. Wenn der Flussbeobachter z.B. nach Rasmussen 
ausgelegt ist kommt der mit ca. 20% Parameterfehler aus. Speziell auf L 
Abweichungen ist der aber recht unempfindlich. -> man kommt mit einem 
gewählten L recht weit.

Ich habe mittlerweile die Strategie die Parameter zu messen mit dem 
Umrichter. Nur so kann ich wirklich eine sehr gute Performance 
erreichen.  Du kannst z.B. die Parameter gut vor wählen und dann n RLS 
auf jeden Parameter einzeln nacheinander im round-robin los lassen. Das 
dauert dann aber etwas bis die Parameter korrigiert sind.

In das Ganze kann man dann noch mehr Arbeit stecken.


Gruß

Tec

von Andreas T. (skycurve)


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Nimmst du für die Messung der Motordaten mit dem FU den Rotor von dem 
Motor ab? Speziell für L Messung.
Ich habe auf Phase1 und Phase2 eine niedrige konstante Duty gelegt, also 
quasi DC Spannung mit PWM und den Strom an den Shunts gemessen. R = U/I. 
Allerdings sind da viel zu große Werte rausgekommen :(

Andreas True schrieb:
> Damit ich mit max. Iq (und max Drehmoment) anfahren kann, ohne dass
> der Beobachter blockiert oder sich durchdreht, benötige ich extrem
> genaue R und L Daten

Mir ist aufgefallen, dass das nicht so viel von den Parametern, sondern 
viel mehr vom eingestellten Gain des Beobachters abhängt.
Stelle ich den Gain 0.0001 kann ich mit wirklich extrem viel Drehmoment 
anfahren. Dafür ist die Performance bei hoher Drehzahl extrem schlecht.

Gain auf 0.4 und der Beobachter "dreht durch" bei niedriger Drehzahl, 
sprich er denkt, dass der Rotor mitgekommen ist. Dafür gute Performance 
bei hoher Drehzahl.
Ist das bei dir auch so?

Gruß
Andreas

: Bearbeitet durch User
von Tecnologic (Gast)


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Ähnlich. Ich erhöhe die gains mit der Drehzahl. Von dem einfachen wert 
bis zum ca 20 fachen bei w=10000rad/s

Bei der R Messung ist der Leitungswiderstand immer mit drin.  Bei den 
paar milliohm im stator musst du die rausrechnen.

von Andreas T. (skycurve)


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Wenn ich das richtig verstehe, ist in der AN1078 diese nicht-lineare 
Verstärkung dafür zuständig. Allerdings bekomme ich ständig NaN und inf 
Probleme wenn das Programm in diesen Zweig lenkt. Ist gar nicht so 
leicht, sowas auf nem uC zu lokalisieren.
Ein Teil davon:
1
if(Abs_Float(IalphaError) < MaxSMCError)
2
{
3
  // ich glaube dieser Zweig ist die Ursache für Entstehung sehr vieler
4
  // NaNs
5
  Zalpha = (Kslide * IalphaError) / MaxSMCError; 
6
}
7
else if(IalphaError > 0)
8
  Zalpha = Kslide;
9
else
10
  Zalpha = -Kslide;

Kslide ist dabei der normale Gain.

R Messung: ist es richtig, dass ich hierzu die ADC Messung in HIGH Phase 
der PWM Duty triggern muss?

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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NaN kommt wegen einer Division durch 0. ist MaxSMCError wirklich immer 
größer 0. mach mal ne Abfrage davor.

Das ganze was du da hast ist der SMC, sliding mode controller. Im 
Prinzip ein p-regler mit Begrenzung.

Ich hätte jetzt Kslide mit w erhöht.


Zur Rs Messung. Wieviele Schritte hat deine PWM? Wieviel Auflösung 
erreichte du damit?

Das Problem ist die Induktivität. Die hält dir ja den Strom hoch. Nur 
muss die PWM muss schnell genug sein dass der Strom nicht lückt. Also im 
PWM Zyklus 0 wird.

Deshalb Messe ich vorher die Induktivität. Das kann ich aber erst in 4-6 
Wochen erklären. Dann ist die thesis beim Prof durch hoffe ich.

von Andreas T. (skycurve)


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Jep, MaxSMCError ist immer != 0. Komischerweise werden einige Variablen, 
die mit dem Beobachter zu tun haben zu NaN wenn ich die Variable < 0.15 
und > 0 setze. An anderen Stellen werden keine Divisionen gemacht.
Setze ich diese Variable negativ, werden einige Variablen nicht Nan 
sondern Infinity.

Könnte es sein, dass die float Verarbeitung bzw. die FPU keinen 
konstanten Speicherverbrauch hat und dieser kurzzeitig voll wird Oder 
die FPU Einheit mit dem Rechnen nicht fertig wird, sich aufhängt, aber 
der Rest des uC's weiter läuft?

Ist natürlich nicht optimal mit Floats zu rechnen, aber dafür ist das 
Programm für mich viel leserlicher und die Werte nachvollziehbarer.

PWM läuft mit 12 Bit Auflösung. Mal schauen ob ich es so einstellen kann 
dass der Strom nicht lückt.

Gruß
Andreas

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Andreas True schrieb:
> Könnte es sein, dass die float Verarbeitung bzw. die FPU keinen
> konstanten Speicherverbrauch hat und dieser kurzzeitig voll wird Oder
> die FPU Einheit mit dem Rechnen nicht fertig wird, sich aufhängt, aber
> der Rest des uC's weiter läuft?

NEIN.

Andreas True schrieb:
> Ist natürlich nicht optimal mit Floats zu rechnen, aber dafür ist das
> Programm für mich viel leserlicher und die Werte nachvollziehbarer.

Genau dafür ist sie da. Ich rechne auf dem STM32F4 nur in Float!!! und 
die Berechnungen sind schneller als in Integer. Weil ich keine 
Skalierung  und Überlaufbetrachtung machen muss.

Die FPU des Cortex M4F macht float Berechnungen bis auf die Division in 
1 oder 2 Takten. Die genauen Zahlen gibts im Netz musst mal googlen. 
Aber die FPU ist nicht dein Problem. Der Code und der Compiler sinds.

1. wenn du den GCC verwendest. Setzt du bitte das Compiler Flag
-fshort-double
Use the same size for double as for float.

und vllt probierst du mal
-ffast-math
Sets -fno-math-errno, -funsafe-math-optimizations,
-fno-trapping-math, -ffinite-math-only, -fno-rounding-math, 
-fno-signaling-nans and fcx-limited-range.
Aber mit vorsicht.

Dann zum Code. INF ist das Ergebnis bei der Division mit sehr kleinem 
Nenner. NaN kommt gern bei Division durch 0 oder wenn der Stack korrupt 
ist.

Beide Werte sagen mir das dein Code nicht sauber ist. Mach mal ne 
Abfrage if(isnan(xyz)) auf Werte die du in Verdacht hast NaN zu werden. 
und setz da n Breakpoint. Dann kannst du die Rechnungen nachvollziehen 
die dazuführen warum der Wert NaN ist. Oft kommt man dann dazu das ein 
weiterer Wert davor schon NaN war. Dann das gleiche Spiel bis du die 
Ursächliche Operation gefunden hast.

Ist nervig, vor allem wenn der Code aus Matlab rauspurzelt. Aber es 
Hilft.

von Andreas (Gast)


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Tec Nologic schrieb:
> -fshort-double
> -ffast-math

Ok, das hat die Laufzeit auf ein Drittel reduziert, nice :)

@NaN: ich habe das komplizierte IF von oben umformuliert, von der Logik 
her aber das selbe, nun läuft der ohne Probleme durch :/

Hast du Erfahrungen mit internen OPVs? Ich werde später ein kleineres 
Board machen und würde gerne auf STM32F303 M4 setzen. Der hat auch sonst 
mehr interessante Sachen.
Testweise kann ich dieses Board auf meine Platine stecken:
http://www.ebay.de/itm/STM32F3-DISCOVERY-USB-STM32F303VCT6-STM32-ARM-Cortex-M4-Development-Board-/151665309864?pt=LH_DefaultDomain_77&hash=item234ff4f8a8

Ich würde gerne auf den drv8302 verzichten, da er doch nicht ganz 
günstig ist.

Gruß
Andreas

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Der DRV8302 macht mir auch immer mal wieder Problem bei Bestücken per 
Hand. Ich mag das Gehäuse nicht.

Die Internen OPVs sind mit vorsicht zu genießen. Ich hatte Probleme mit 
der Definition der Pins. Die interne Verbindung des OPV Ausgangs auf den 
ADC ging nicht obwohl meiner Meinung nach alles sauber eingestellt war. 
Hab dann den Ausgang des OPV aufn Pin gelegt und denn Als ADC eingang. 
Ging auch. Musst du eh machen wenn du den OPV als Verstärker nutzen 
willst ich hatte den nur als Impedanzwandler eingestellt um meinen 
Sensor nicht zu belasten. An sonsten waren die OPVs sehr gut zu 
gebrauchen. Ich mag den STM32F3 auch sehr gern. Hat analog einfach mehr 
drauf. Aber leider braucht meine Regelung noch zu lange das ich den 
nehmen kann. Ich muss mal wenn ich zeit habe alles raus schmeißen und 
Auf den F3 gehen.  Was ich an dem Ding richtig super finde ist wie 
robust der Ausgelegt ist. Wenn der STM32F4 schon dreimal n Hardfault 
wegen EMV hatte , interessiert es den F3 garnicht. Das ist schon schön.
Der F3 hat ja aber auch military grade:).

: Bearbeitet durch User
von Andreas T. (skycurve)


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Moin,

Tec Nologic schrieb:
> Ich muss mal wenn ich zeit habe alles raus schmeißen und
> Auf den F3 gehen

habe mittlerweile ein Adapter für mein Board und STM32F3 Disco Board 
gebastelt und die wichtigsten ADC und Timer Konfigurationen auf dem F3 
gemacht.
Die Software mit w, q, d Regler und dem Winkelbeobachter, alles @ 20kHz 
läuft nun. Benötigt ca 38uS Rechenzeit, mit FPU. Reicht aber :)
(zum Vergleich, auf F4 brauchte es 16uS)

Allerdings hat meine PWM jetzt nicht mehr 12Bit (=4095) Auflösung 
sondern nur 1800 Schritte, damit ich weiterhin mit 20kHz fahren kann.
Wirkt sich das auf irgendeine Weise negativ auf die Steuerung aus?

Zurzeit läuft der Motor bei höheren Drehzahlen nicht mehr so gut wie mit 
STM32F4, was aber hoffentlich nur an dem gebastelten Adapter liegt.

@DRV8302: Wollte bei meinem nächsten kleineren Board wieder auf 3 
einzelne Brückentreiber setzen, aber die können alle an Vcc maximal 
25Volt ab.
Da ist der DRV8302 natürlich meilenweit voraus mit seinen 60V.

: Bearbeitet durch User
von Tecnologic im Urlaub (Gast)


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Andreas True schrieb:
> läuft nun. Benötigt ca 38uS Rechenzeit, mit FPU. Reicht aber :)
> (zum Vergleich, auf F4 brauchte es 16uS)

Da läuft aber auf dem F3 noch nichts aus dem CCM-Ram oder?

Andreas True schrieb:
> Allerdings hat meine PWM jetzt nicht mehr 12Bit (=4095) Auflösung
> sondern nur 1800 Schritte, damit ich weiterhin mit 20kHz fahren kann.
> Wirkt sich das auf irgendeine Weise negativ auf die Steuerung aus?

ne, überleg dir einfach mal den Fehler den die PWM macht. Bei deinen 12V 
sinds dann immer noch 6,7mV/LSB, das geht im rauschen unter. alles gut.

Andreas True schrieb:
> @DRV8302: Wollte bei meinem nächsten kleineren Board wieder auf 3
> einzelne Brückentreiber setzen, aber die können alle an Vcc maximal
> 25Volt ab.
> Da ist der DRV8302 natürlich meilenweit voraus mit seinen 60V.

Vorsicht!!!. Der DRV hat n Stepper drin für 5V supply und die 
Gatetreiber haben auch ne Art Netzteil. Denn die meisten Fets können nur 
20V am Gate max ab. Also eher 18V versorgung für die Treiber.

Meine Große 100A Brücke hat zwar ein paar andere Designfehler aber bei 
der habe ich vor den IR2113S Treibern einen TPS Stepdown für 60V+ auf 
ca. 17,5V drin. Mein Fehler war aber das ich von diesen 17V dann eine 
Stepper auf 5V gebaut habe. Da aber die Treiber nur Impulsweise Strom 
ziehen siehst du die SChaltflanken der Fets auch in dem 5V was der 
STM32F4 garnicht mag -> Hardfault.

Besser 2 separate Stepper von 60V runter auf 18V und einen von 60 auf 5V 
für die Logik. Aber dann ist das ohne Probleme zumachen.

von Andreas T. (skycurve)


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Tecnologic im Urlaub schrieb:
> Da läuft aber auf dem F3 noch nichts aus dem CCM-Ram oder?

Nein, alle Variablen ganz normal angelegt. Habe erstmal lesen müssen was 
CCR-Ram ist. Hört sich sehr interessant an.

Tecnologic im Urlaub schrieb:
> Besser 2 separate Stepper von 60V runter auf 18V und einen von 60 auf 5V

Vielen Dank für den Tipp!! Diesen Fehler hätte ich garantiert auch 
gemacht.

Ich will als nächstes ein kleines ESC für Quadcopter o.ä. machen. Sollte 
aber trotzdem Encoder, vllt minimalistische CAN und ein paar DAC, ADC, 
TogglePins für Debugging rausgeführt haben. So wie das Vedder ESC das 
auch macht.
Waere natürlich schön wenn ich es über einen breiten Spannungsbereich 
(11-60V) einsetzen könnte.

Hoffentlich werde ich ohne 5V Zwischenstufe auskommen, denn:
Für OPVs kommen voraussichtlich die internen vom F3 zum Einsatz.

Habs bischer noch nicht geschafft, den Folger-OPV Ausgang nach Außen zu 
führen, sondern nur direkt an ADC.
Muss noch prüfen ob mein Encoder (5-12Volt spez.) auch mit 3.3V 
ordentlich läuft.

Gruß
Andreas

: Bearbeitet durch User
von paul (Gast)


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Hallo zusammen,

ich befasse mich auc gerade mit der Thematik der feldorientierten 
Regelung. Ich konnte schon einiges an Infos aus diesem Thread entnehmen.

Ich habe allerdings gerade ein kleines Problem bei der Umsetzung bzw. 
zum Verständnis der Inversen-Park-Transformation. Diese generiert ja aus 
v_q und v_d die Spannungen v_alpha und v_beta. Jetzt habe ich die 
gesamte Rechnung bis zu diesem Punkt nachvollzogen.

Annahme:
Rotorwinkel theta= 0
Phasenstrom i_a= 1, i_b= -0.5

Das ergibt nach der Clarke-Transformation :
i_alpha= 1, i_beta= 0

Park-Transformation:
i_q= 0, i_d= 1

PI-Regler:
Vorgabe: i_q_ref= 1, i_d_ref= 0
v_q= 1, v_d= -1

Inverse-Park-Transformation:
v_alpha= -1, v_beta= 1


Der Rotor steht in diesem Szenario auf der a/alpha-Achse und es fließt 
alpha- bzw. d-Strom. Mit den Stromvorgaben sagt der Regler: q-Spannung 
erhöhen, d-Spannung runter. Das scheint mir so weit auch logisch, nur 
jetzt kommt die inv. Park. Diese erzeugt mit v_alpha und v_beta einen 
Winkel von 135°.
Sollte hier nicht eigentlich ein Winkel von 90° heraus kommen, um das 
maximale Moment zu erzeugen? Sprich v_alpha= 0 und v_beta= 1? (Bzw. 
-90°, wenn man den q-Strom negativ wählt)

Habe ich hier ein Verständnisproblem? Oder falsche Annahmnen gemacht? 
Die Berechnungen habe ich aus der Application Note "Implementation of a 
Speed Field Oriented Control of 3-phase PMSM Motor using TMS320F240" von 
TI übernommen. Ich habe diese auch mit anderen verglichen (z.B. AN908 
von Microchip, Berechnungen sing gleich.)

Danke und Gruß

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Moin paul,

Dein Regler macht alles Richtig.

er kompensiert einen d-Strom Fehler und versucht gleichzeitig einen 
q-Strom einzuregeln. Die 135° des Spannungsvektors kommen nur daher, 
dass beide Regler von einander entkoppelte Systeme betrachten.

Wenn du dir dazu mal die Untersuchungen in dem pdf hier an siehst:
https://b94be14129454da9cf7f056f5f8b89a9b17da0be.googledrive.com/host/0B0ZbiLZrqVa6Y2d3UjFVWDhNZms/motordrive/MSCR_Rev1.pdf

siehst du das die Trajektorie die eine getrennte d/q-Stromregelung 
beschreibt nicht optimal ist.

Was man dazu auch wissen sollte die MSCR Variante hat auch ihre Tücken.
Gerade bei Drehrichtungswechseln usw.

Gruß

Tec

von paul (Gast)


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Hallo Tec,

vielen Dank für die Rückmeldung. Dann bin ich schon mal zufrieden, dass 
ich alles bis zur inv. Park richtig verstanden, interpretiert und 
umgesetzt habe  :-)

Das pdf habe ich mir angeschaut, bin allerdings noch nicht ganz dahinter 
gestiegen. Auf den ersten Blick sieht es für mich so aus, dass dort 
statt zwei Spannungen, eine Spannung und ein (Vorlauf-) Winkel 
vorgegeben werden. Das muss ich mir nochmal genauer ansehen.

Gibt es andere Möglichkeiten die Regelung anzupassen? Anscheinend wird 
in fast jeder AppNote das Prinzip so erklärt, wie ich es umgesetzt habe.
Ist ein Entkoppelungsnetzwerk eventuell der richtige Ansatz, da v_q und 
v_d jeweils von i_q und i_d abhängig sind?

Gruß Paul

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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paul schrieb:
> Ist ein Entkoppelungsnetzwerk eventuell der richtige Ansatz, da v_q und
> v_d jeweils von i_q und i_d abhängig sind?

Immer. Aber selbst dadurch ist wird die Trajektorie beider Regler in 
deinem Fall nur mäßig besser. Aber dein Beispiel stellt auch keinen 
realistischen Fall dar.

Normal beginnst du ja mit beiden Strömen gleich Null. Und dann geht sich 
das alles aus. Und das Entkopplungsnetzwerk ist nur noch eine 
Störgrößenaufschaltung sofern du die Motorparameter genau genug kennst.

paul schrieb:
> Auf den ersten Blick sieht es für mich so aus, dass dort
> statt zwei Spannungen, eine Spannung und ein (Vorlauf-) Winkel
> vorgegeben werden. Das muss ich mir nochmal genauer ansehen.

Richtig mehr ist das auch nicht. Da der Winkel auf beide 
Spannungskomponenten wirkt. Verkürzt sich die Trakjektorie. Wobei eine 
korrekte Vorsteuerung und Entkopplung den beiden PIs so auf die Sprünge 
hilft, das die klassische Regelung ähnlich gut wird.

Die MSCR Variante ist nur einfacher einzustellen. Weil der Winkel-Regler 
immer gleich ist.

Gruß

Tec

von paul (Gast)


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Warum stellt mein Besipiel keinen realistischen Fall dar?

Ich habe in meiner Simulation jetzt folgendes versucht:
i_a= 0, i_b= 0, theta= 0. Dann ist es so, wie du gesagt hast. Die Regler 
geben nur v_beta aus und damit steht der resultierende Zeiger bei 90°. 
Wenn ich theta ändere, ändert sich der Winkel des Zeigers immer auf 
theta+90°.
Sobald ich aber Werte für i_a und i_b != 0 angebe, wird der Winkel 
größer als 90° (unter der Annahme, dass der Rotor bzw. Theta auf eine 
Achse ausgerichtet ist und d-Strom fließt).

Wenn ich das auf meinem Controller ausprobiere, funktioniert die 
Regelung auch nicht besonders gut. Der Motor ruckelt stark, bleibt 
hängen, gibt Geräusche von sich....

Gruß Paul

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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paul schrieb:
> Sobald ich aber Werte für i_a und i_b != 0 angebe, wird der Winkel
> größer als 90° (unter der Annahme, dass der Rotor bzw. Theta auf eine
> Achse ausgerichtet ist und d-Strom fließt).

Natärlich weil dein i_aund i_b einen i_d !=0 darstellen wird. Dann muss 
doch der Spannungsvektor weiter voreilen damit der Stromvektor wieder 
rein i_q != 0 und i_d = 0 wird.

Ich glaube du bringst die Spannung und die Ströme durch einander, mit 
den 90°. Der Spannungsvektor ist mittel zum Zweck! Das ist deine 
Stellgröße. Für die Maschine und deren Effizienz ist nur relevant das 
der i_d = 0 ist und i_q das Drehmoment einstellt. Wenn die dir die 
Koppeltherme für i_d und i_q ansiehst sollte dir auf fallen das für 
omega mit ausreichender höhe v_d < 0 sein MUSS damit i_d = 0 ist.


Mach mal die Gegenprobe stell mal einen i_d < 0 ein dann hast du an 
Stelle von 135°, einen 45° Spannungsvektor.

von paul (Gast)


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Alles klar. Du hast Recht ;-) Bei i_d < 0 kommen 45°.
Es macht schon irgendwie Sinn, dass der Vektor dann weiter vor eilen 
muss, aber die ganze Sache ist doch nicht so einfach zu verstehen.

Ich habe die ganze Sache nochmal auf meinem stm überprüft und die 
Ergebnisse verglichen. Mit ist aufgefallen, dass die Berechnung der PWMs 
gedreht war. Ich habe das Bild aus der Application Note so 
interpretiert, dass bei v_alpha= 1 und v_beta= 0 (als Beispiel) der 
resultierende Vektor 100 ist und damit PWM_a einen Duty-Cycle größer 50% 
fährt, PWM_b und PWM_c kleiner 50%. Die Rechnung ergibt aber genau das 
Gegenteil. Jetzt sollte das passen.

Ich werde mich dann mal an die Einstellung der Regler machen. Erst 
Strom, dann Drehzahl.

Danke nochmal Tec

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Bitte.

von Alex Z. (Firma: THm Friedberg student) (alex_student)


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hallo,
bin der alex.
und beschäftige mich für ein Projekt mit der FOC für einen BLDC.
der SVPWM habe ich schon. und es funktioniert super.

ich benutze einen inkrementalgeber (ENCODER), der mir nur den relativen 
winkel liefert.

da ich  mit simulin arbeite, habe ich schon alle böcke und Subblöcke. 
ich glaube, dass mein Problem nur noch den absolut Winkel zu bekommen 
ist.

wie komme ich drauf?

LG alex zebaze

von hochsitzcola (Gast)


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Alexander B. schrieb:
> Du verwendest den Code der AN1078

Ich lese mich gerade in das Thema sensorloses FOC ein. In meinem Projekt 
läuft der Motor bereits mit Hallsensoren, nach dem "Kochrezept" der 
ST-Dokumentation UM1052. Sensorlos ist hier aber nur sehr rudimentär 
beschrieben.
https://github.com/stancecoke/LishuiFOC

Ich habe mir die AN1078 zu Gemüte geführt und werde wohl versuchen, es 
analog in mein Projekt zu implementieren, hier im Thread haben das ja 
offensichtlich einige erfolgreich umgesetzt. Leider scheint keiner 
seinen Code veröffentlicht zu haben.

Im VESC-Projekt ist offensichtlich ein anderer Ansatz implementiert und 
ich frage mich, ob es einfacher wäre, diesen zu verstehen und zu 
adaptieren. Ausser den Kommentaren im Code habe ich keine Dokumentation 
gefunden, die den Ansatz erklärt :-(
https://github.com/vedderb/bldc

Hat jemand eine Empfehlung welcher Ansatz für im Gegensatz zu 
Modellbaumotoren schwere und langsam drehende Pedelec-Motoren besser 
geeignet ist?

Gruß
hochsitzcola

von Falk B. (falk)


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hochsitzcola schrieb:
> Hat jemand eine Empfehlung welcher Ansatz für im Gegensatz zu
> Modellbaumotoren schwere und langsam drehende Pedelec-Motoren besser
> geeignet ist?

Ganz einfach. Für langsam drehende Motoren braucht man sinnvollerweise 
immer einen Positionsgeber, erst recht wenn man im Stand Drehmoment 
erzeugen und regeln will.

von hochsitzcola (Gast)


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Hm, grundsätzlich sicherlich richtig, ändert aber nichts daran, daß 
Millionen von Pedelecs sensorlos unterwegs sind :-)

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Ah nö. Die haben alle Hallsensoren!

Das Papier für den Beobachter des VESC ist im Kommentar im Code 
angegeben. Wo ist das Problem?

von hochsitzcola (Gast)


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Alexander B. schrieb:
> Ah nö. Die haben alle Hallsensoren!

Ah nö. Die meisten Baumarkträder haben sensorlose Motoren.
http://www.topbikekit.com/akm85sx-24v250w-front-driving-32holes-ebike-hub-motor-hall-sensorless-p-303.html

Alexander B. schrieb:
> Das Papier für den Beobachter des VESC ist im Kommentar im Code
> angegeben

Ich habe die verdächtig klingenden Dateien durchgescrollt und nichts 
gefunden. Kannst du mir auf die Sprünge helfen?

Gruß
hochsitzcola

von hochsitzcola (Gast)


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von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Gut, ist doch schon mal ein Anfang. Da noch eine PLL dahinter und du 
hast den Beobachter des VESC. Aber so wie Falk es dir prophezeit hat 
wird der dir bei niedrigen Drehzahlen Probleme machen. Aber 
implementiere den erstmal und dann können wir uns über die Lageschätzung 
im Stillstand unterhalten und ob das bei deinen Motoren mit deiner HW 
überhaupt geht.

von hochsitzcola (Gast)


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Alexander B. schrieb:
> Gut, ist doch schon mal ein Anfang.

In dem Paper werden kurze Id Pulse in der Ansteuerung beschrieben. Sind 
die wirklich erforderlich? Deren Sinn verstehe ich nicht. :-(

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Moin.

Die dienen dazu dem Beobachter mehr Informationen nahe dem Stillstand zu 
geben. Brauchst du nicht. Da gibt es bessere Methoden. Bekomme den 
erstmal so zu laufen. Dann wissen wir schon mal das deine Strom und 
Spannungsmessung OK sind.

von hochsitzcola (Gast)


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Alexander B. schrieb:
> Bekomme den erstmal so zu laufen.

OK, im VESC Code wird Gamma über eine Iteration angepasst. Ist das 
nötig, oder kann ich da auch erst mal mit einer Konstante starten?

Die Motorkonstanten muss ich auch erst mal "Raten" ich hoffe das Ganze 
konvergiert irgendwie :-)

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Erstmal kannst du Gamma konstant lassen. Und die Motor Parameter kann 
man Recht einfach messen. Hast du ein RCL Meter? Sonst tut es auch ein 
gutes Multimeter und Labor Netzteil das min 5 eher 10A schieben kann. 
Dann kannst du den Rs messen und für Ls brauchst du noch ein scope um 
die Entladekurve zu messen. Außerdem kannst du mit dem scope und einem 
Akkuschrauber die bemf messen.

von hochsitzcola (Gast)


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Alexander B. schrieb:
> Und die Motor Parameter kann man Recht einfach messen.

Ich werde wohl erst mal mit den Werten aus EPACsim für meinen Motor 
starten... Ich experimentiere mit einem BionX IGH3 Motor.
https://www.pedelecforum.de/wiki/doku.php?id=elektrotechnik:epacsim


5A Labornetzteil und Uralt-Oszi habe ich auch, zur Not könnte ich die 
Werte also noch mal gegenmessen.

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Warum verwendest du eigentlich nicht Instaspin/FOC von ti. Das erspart 
dir viel Ärger und Zeit.

von hochsitzcola (Gast)


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Alexander B. schrieb:
> Warum verwendest du eigentlich nicht Instaspin/FOC von ti

Reiner Basteltrieb. Der Controller den ich nutze ist in vielen E-Bikes 
verbaut und in dem werkelt nun mal einen STM32 Prozessor.

https://www.pedelecforum.de/forum/index.php?threads/open-source-firmware-f%C3%BCr-lishui-controller.61113/post-1141645

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Ah okay. Witzig über das GitHub Projekt bin ich schon gestolpert:).

Hat der Controller Phaseshunts Oder Lowside?

von hochsitzcola (Gast)


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Der Controller hat drei Phasenshunts, siehe Foto im Pedelecforum

https://www.pedelecforum.de/forum/index.php?attachments/upload_2019-3-14_21-16-4-png.237133/

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Das ist ja schonmal nicht schlecht. Wenn du alles in Ruhe lässt wie 
viele Bits der des ADC für die Shunts ändern sich nicht?

Ggf. geht da was.

von hochsitzcola (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hier der Plot der AD-Wandler-Werte (12Bit Auflösung) im Stillstand mit 
aktiver PWM, Strom Iq auf Null geregelt. Ich gebe derzeit noch den 
Offset der Phasenströme noch manuell vor, ich werde das noch beim 
Startup automatisiert machen.

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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hast du mehr Rauschen wenn die Regelung aus ist?

von hochsitzcola (Gast)



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Wenn ich die das Tastverhältnis fest auf 50% setze, sieht es so aus.
Mit aktiver Regelung habe ich je nach Rotorlage verschieden starkes 
Rauschen. Es wird ja im Moment noch je nach Hall-Muster von den beiden 
Phasen gemessen, die gerade das niedrigere Tastverhältnis haben.

Wo bekomme ich denn einen plausiblen Wert für die Flussverkettung her?

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Ok das sieht doch so aus als wenn die Chinesen das ganz gut gemacht 
hätten. die letzten 2 Bits scheinen zuwackeln du hast also gut 10Bit 
Auflösung, Mehr hat der VESC auch nicht. Läuft der Beobachter aus dem 
Paper schon?

von hochsitzcola (Gast)


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Nein, ich suche mir gerade Startwerte für die Motorkonstanten zusammen. 
Darum ja auch die Frage nach einem sinnvollen Wert für die 
Flussverkettung...

Ich hab auch grad noch keine Idee, wie ich den Winkel aus der 
Hall-Interpolation und den Winkel vom Beobachter zum Debuggen 
einigermaßen in Echtzeit sichtbar machen kann. DACs zur Ausgabe aufs 
Oszi hat der Prozessor nicht.

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Wenn du noch Platz im Controller hast kann ich dir FreeMaster empfehlen. 
Damit kannst du Werte im Regeltakt aufnehmen. Brauchst aber mindestens n 
Uart zum PC.

von hochsitzcola (Gast)


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Hmm, UART zum PC habe ich schon, da kommen ja die gezeigten Plots her. 
Ich fürchte nur, wenn der Motor etwas mehr Drehzahl macht, ist UART zu 
langsam. Ich probier einfach aus, wie weit ich komme. Ich werde erst mal 
versuchen, die 360° in 255 steps auszugeben, dann muß ich pro Step nur 
zwei nackte Bytes übertragen.


Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Du musst die werte doch gar nicht streamen! Der Freemaster macht z.b. 
einen Recorder shot von 600-100Punkten a 4 Werte. Un die übe trägt er 
dann hoch das läuft mit einem 115200 Uart ohne Probleme. Mir hat das 
immer gereicht.

von hochsitzcola (Gast)


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Für die atan2-Funktion nutzt der VESC eine eigene Routine mit floating 
points. Ich habe in meiner Interrupt-Abarbeitung in PWM-Frequenz (16kHz) 
möglichst auf floating-points verzichtet und stattdessen die arm_xxx_q31 
Funktionen benutzt. Der Winkel ist hier von -2^31 (-180°) bis +2^31 
(+180°) definiert. Der Prozessor hat keinen externen Quarz und läuft mit 
"nur" 64 MHz. Eine arm_atan2_q31 gibt es leider nicht. Gibt es da einen 
Workaround für eine schnelle atan2 Berechnung ohne Fließkomma?

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Gut das du fragst:), Vergiss das atan2 geraffel. Das ist ungenau und 
unstetig das gibt nur Probleme.

Du nimmst dir deine beiden Bemf Werte und drehst die genauso wie die 
Ströme ins Rotor Systemystem. Dann wird das zu einem konstanten Vektor. 
Davon regelst du dann den q Anteil auf 0 mit einer PLL. Der Winkel der 
PLL ist dann dein Winkel für das Rotor System.

von hochsitzcola (Gast)


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Hm, Bahnhof?

Die BEMF-Werte sind (in der Syntax vom VESC-Code):
1
BEMF_alpha = *x1 - L_ia;
2
BEMF_beta= *x2 - L_iv;

Und die dann per Park-Transformation unter Verwendung des Winkels aus 
dem vorherigen Schleifenlauf ins rotierende System bringen und dann?! 
Das mit der PLL-Regelung verstehe ich nicht.

Gibt es da ein Code-Beispiel?!

Gruß
hochsitzcola

von wheelheels (Gast)


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was hat denn der Bemf für eine Einheit?

Gruss,
Wheelheels

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Genau du drehst die alpha beta Werte ins dq System mit der Drehmatrix 
die du auch für die Ströme genau in diesem Zyklus verwendet hast. Dann 
brauchst du was 4 bis 6 Takte dafür und nicht 30 wie für einen atan2.

Wenn du jetzt einen d Strom > 0 einregelst und den Winkel deines 
Rotorsystems künstlich drehst muss der transformierte BEMF Vektor 
ungefähr auf den Q Achse liegen.

Wenn das der Fall ist. kannst du jetzt die d Komponente des Vektors zu 0 
regeln in dem du die d Komponente als Fehler in einen PI Regler gibst 
und den Ausgang das Regler der dann deine "Drehzahl" darstellt 
integrierst du. Der Integral ist dann dein Winkel für die Park. Das ist 
alles dann hast du eine PLL ohne dir um die Berechnung des Phasenfehlers 
sorgen zu machen.

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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wheelheels schrieb:
> was hat denn der Bemf für eine Einheit?
>
> Gruss,
> Wheelheels

Das sollten Volt sein. Da die Werte aber bei ihm q31 sind hat das mit 
Volts nicht viel zu tun.

von hochsitzcola (Gast)


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Alexander B. schrieb:
> Wenn du jetzt einen d Strom > 0 einregelst

??? Sinn des FOC ist es doch id auf Null zu regeln?!

Ich regel also BEMF_d zu Null und summiere den Regler-Output (der die 
Winkelgeschwindigkeit repräsentiert) über die Schleifenläufe auf. Der 
aufsummierte Wert ist gleich dem Winkel, durch den Variablenüberlauf muß 
ich mich um nichts weiter kümmern, er zählt halt immer brav von -2^31 
bis +2^31.

UiUiUi, bei so vielen Parametern/Konstanten die da eingehen, bin ich 
echt gespannt, ob das konvergiert. Die BEMF_d Regelung könnte auch 
außerhalb der Interrupt-Routine passieren, da die BEMF dann ja quasi ein 
konstanter Vektor ist ?! Mache ich für die Stromregelung ja auch schon 
so.

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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hochsitzcola schrieb:
> Alexander B. schrieb:
>> Wenn du jetzt einen d Strom > 0 einregelst
>
> ??? Sinn des FOC ist es doch id auf Null zu regeln?!
>
> Gruß
> hochsitzcola
1. nur für den Test des Subsystems. 2. id wird auf den Wert geregelt der 
gebraucht wird das sind auch werte != 0!!!

hochsitzcola schrieb:
> Die BEMF_d Regelung könnte auch
> außerhalb der Interrupt-Routine passieren, da die BEMF dann ja quasi ein
> konstanter Vektor ist ?! Mache ich für die Stromregelung ja auch schon

NEIN!!! der Winkel muss immer in jedem Zyklus geupdated werden und du 
wirst die Bandbreite der PLL brauchen und willst die nicht künstlich 
langsamer laufen lassen. Der VESC wird oft auf hohe PWM Frequenzen 
gesetzt damit die PLL öfter läuft.

von hochsitzcola (Gast)


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Alexander B. schrieb:
> der Winkel muss immer in jedem Zyklus geupdated werden

Ja, aufaddiern natürlich in jedem Zyklus, das Inkrement muß aber ja 
nicht zwangsläuftig jedes mal neu berechnet werden, wenn die 
Geschwindigkeitänderungen nicht besonders groß sind (sind sie ja beim 
E-Bike nicht)
Ich fürchte für die Regelung werde ich um floats nicht herumkommen und 
das wird in Echtzeit nicht mehr klappen, darum hatte ich das ja schon 
bei der Stromregelung ausgelagert.
Ob ich bei den ganzen Motorparametern mit Ganzzahlen auskomme weiß ich 
auch noch nicht :-(

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Warum? Du nimmst die halbe pwms Frequenz dann reicht die Zeit dicke. 
Oder baust du den Code noch mit O0? Nimm wenigstens Og.

Die meisten alten Applikation Codes von ti sind komplett fixed. Normier 
die Werte auf sinnvolle zahlen und gut ist. Der f103 packt das schon. St 
hat es ja auch hinbekommen mit ihrem lib geraffel. Läuft wie ein Sack 
schrauben aber die Rechenzeit ist nicht das Problem.

8kHz Regelung und beobachten reicht für das E-Bike

: Bearbeitet durch User
von hochsitzcola (Gast)


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Alexander B. schrieb:
> Oder baust du den Code noch mit O0? Nimm wenigstens Og.

Kannst du mir das mal übersetzen?

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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hochsitzcola schrieb:
> Alexander B. schrieb:
>> Oder baust du den Code noch mit O0? Nimm wenigstens Og.
>
> Kannst du mir das mal übersetzen?
>
> Gruß
> hochsitzcola

Die Optimierungsstufe des Compilers. Beim GCC heißen die Stufen O0 keine 
Optimierung, Og für alle Optimierungen die das Debugging nicht 
beeinflussen, O1 für leichte Optimierung, O2 ist meist Standard, O3 
nimmt keine Rücksicht auf die Code Größe und dann gibt's noch Os für die 
kleinste Code Größe.

Für den GCC gibt's dann noch einige andere Optionen die ggf. sinnvoll 
sind.

: Bearbeitet durch User
von hochsitzcola (Gast)


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OK, die Compilereinstellungen haben ich bisher gar nicht näher 
angeschaut. Das Projekt ist ja aus CubeMX automatisch erstellt worden, 
ich habe da nichts an den Default-Einstellungen geändert.

Gibt es zu dem von dir beschriebenen Ansatz eigentlich irgendeine 
Literatur, in die ich mich einlesen kann?

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Puhhh CubeMX, warum nimmst du dann nicht die MCLib von ST?

von hochsitzcola (Gast)


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Weil ich es von Grund auf verstehen will, was da passiert und keine 
BlackBox. In das Motor-Control-Tool habe ich ganz zu Anfang mal 
reingeschaut und es dann wieder sein lassen. CubeMX habe ich nur für das 
Grund-Setup benutzt. Für die ganzen Initialisierungen ist das echt 
hilfreich, wenn man nicht das Reference Manual auswendig lernen und auf 
Registerebene Bits schubsen will. Die HAL-Geschichte ist echt nicht 
selbsterklärend :-(

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Ok, sei aber vorsichtig mit den HAL Funktionen im Interrupt.

So direkt Literatur kann ich dir nicht nennen, ich habe glaube ich über 
200 Papers hier zu dem Thema. Ich kann dir da nur empfehlen viele Papers 
zu lesen. James Mevey https://core.ac.uk/download/pdf/5165531.pdf
gibt z.B. einen guten überblick.

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Der Ansatz selbst ist recht weit verbreitet. Und die Methode um den 
Atan2 los zu werden ich meine eigene Präferenz. Weil ich lieber alles im 
Rotor-System habe und so auch die Drehmatrix der Ströme weiter verwendet 
werden kann.

von hochsitzcola (Gast)


Angehängte Dateien:

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hochsitzcola schrieb:
> BEMF_alpha = *x1 - L_ia;

Wofür stehen eigentlich die Terme x1 und L*i_alpha. Das müssen ja beides 
Spannungen sein. x1 wird aus dem vorherigen Schleifenlauf aufaddiert, 
L*i_alpha jedes mal neu berechnet.
Ich glaub mir fehlt doch das E-Technik-Studium ;-)
Die allgemeine Formel im Anhang verstehe ich ja noch.
http://edoc.sub.uni-hamburg.de/haw/volltexte/2014/2272/pdf/Abschlussarbeit.pdf
Die Stelle ich nach der BEMF um, OK. Bei der Ableiterei bzw. 
Aufintegrierei hört dann mein Maschinenbauer-Hirn auf.

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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//  float x1_dot = -R_ia + v_alpha + gamma_tmp * (*x1 - L_ia) * err;
//  float x2_dot = -R_ib + v_beta + gamma_tmp * (*x2 - L_ib) * err;
//  *x1 += x1_dot * dt;
//  *x2 += x2_dot * dt;
x1  und x2 sind Ausgänge der 2 Integratoren die x1_dot und x2_dot am 
Eingang haben. Siehe obige Gleichungen aus dem hingedängelten VESC Code.
Zitat: // Iterative with some trial and error

Vllt. ist das eine Struktuiertere Erklärung:
https://community.nxp.com/thread/477109

Oder lies mal etwas bei Shane Colton, seines Zeichens Mechaniker genau 
wie du, vllt hilfts :)
https://scolton.blogspot.com/p/motor-controllers.html

Ich empfehle dir die Sektion Theory: Sensorless. Lies die bitte erst die 
Posts durch bevor du das WriteUp ließt dann verstehst du es besser was 
er da macht. Das ist zwar auch nur ein BEMF Beobachter aber auch der 
Funktioniert in Traktionsanwendungen.

Wenn du dann noch weiter lesen willst google mal nach "PMSM Rotor Flux 
Observer", die sind dann noch robuster aber auch etwas komplizierter. 
Wenn du sowas wie SMO oder Sliding Mode Observer ließt dann ignoriere 
das bitte.

von hochsitzcola (Gast)


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Danke für die Links! Ich denke, daß ich das Grundlegende verstanden 
habe. Ich hadere im Moment mit der Umsetzung im Code. Beim VESC gibt die 
Funktion observer_update ja direkt den beobachteten Winkel zurück.
Nach deinem Tipp muß ich aber e_alpha und e_beta zurückgeben, um dann 
mit der Park-Transformation e_d im rotierenden Bezugssystem auf Null zu 
regeln...

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Genau. Du nimmst also allen Code außer die Zeile return util_atan2 bla. 
Und die Argumente des Atan2 sind die alpha Und Beta Werte.

Beitrag #5857779 wurde von einem Moderator gelöscht.
von hochsitzcola (Gast)


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Jetzt habe ich es mal so implementiert, wie vorgeschlagen. Leider ist 
e_d beliebig am schwanken zwischen 2^-31 und 2^31. Da kann der Regler 
nix regeln.
Für die Motorkonstanten habe ich erst mal Ganzzahlen angesetzt, da ich 
ja nur q31_t verwende, habe aber keine Ahnung in welcher Größenordnung 
ich die ansetzen soll. Die physikalischen Größen habe ich so grob 
ermittelt. Aber in welcher Zehnerpotenz die Sinn machen, das kann ich 
mir nicht herleiten :-(

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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In welchem Betriebszustand schwanken die Werte beschreib Mal was du 
jetzt implementiert hast und wie du testest.

von hochsitzcola (Gast)


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Ich habe nach wie vor Schwierigkeiten, die physikalische Bedeutung der 
einzelnen Terme zu deuten und habe damit auch kein Gefühl in welchem 
Zahlenbereich sie liegen müssen. Der Term err läuft immer ins Nirvana

die Terme R*i_alpha, L*i_alpha, usw. sind in ihrer Größenordnung klar, 
die sind ja durch die von mir definierten Konstanten und die 
AD-Wandlerbreite begrenzt. v_alpha, v_beta sind auch klar, die sind 
ebenfalls durch die PWM-Periode und den AD-Wandlerwert für die 
DC-Rail-Spannung begrenzt. Wobei ich v_alpha und v_beta derzeit noch 
nicht auf die reale Spannung skaliere.

Überall wo x1 bzw. x2 drinsteckt, konvergiert derzeit nichts, das läuft 
immer beliebig in den Himmel, egal ob der Motor im Leerlauf dreht oder 
unter Last (Winkel zur Kommutation kommt derzeit noch von den Halls)

Der Code ist in einem Fork zu finden:
https://github.com/stancecoke/LishuiFOC/tree/Sensorless

Gruß
hochsitzcola

von hochsitzcola (Gast)


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Hm, da ich ja nur mit Ganzzahlen arbeite kann ich Gamma nicht kleiner 1 
machen. Ich werde es mal mit "rigth shift gamma" versuchen statt mit 
"mal gamma"

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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OK, 1. Verwendest du die Funktionen aus der arm-math.h zum Rechnen mit 
q31?
2. Ich glaube wir müssen die Differentialgleichungen Mal durch gehen in 
Bezug auf den Wertebereich. Da werde ich heute Abend Mal was zusammen 
schreiben Mal gucken hab ich so auch noch nicht gemacht, es gibt schon 
zu lange FPUs in den DSPs.

von hochsitzcola (Gast)


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Ich muss jetzt erst noch mal einen Schritt zurück machen und die Terme 
in der gleichen physikalischen Größenordnungen berechnen, sonst wird das 
wohl nicht klappen.

1
q31_t x1_dot = -R_ia + v_alpha + gamma_tmp * (*x1 - L_ia) * err;

Die einzelnen Terme in dieser Zeile müssen ja alle Volt, Millivolt oder 
welche Spannungseinheit auch immer haben, Hauptsache immer die Gleiche.

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Irgendwie mag ich diese Gleichungen mit dem Dengelfaktor nicht.

Sieh dir mal die angehängten Gleichungen aus diesem Link an: 
https://community.nxp.com/thread/477109

Ua sind hier V und bitte nicht PWM Duty. Das ist zu ungenau. Die 
Eingangsspannung schwankt einfach zu stark. Das sorgt nur für 
Winkelfehler.
Ich würde die V zum Beispiel auf 50V normieren also 1 entspricht 50V.

Dann kommt der Spannungsabfall über dem Widerstand. Ich weiß jetzt nicht 
deinen Max. Strom aber ich gehe mal großzügig von 50A aus. Den 
Wicklungswiderstand würde ich mit ca. 100-200mOhm bei einem Ebike motor 
an nehmen also kannst du den Rs auf 1Ohm normieren. Somit wäre für 
diesen Term die Skalierung auf 50V => 50A*1Ohm = 50V, das passt schon 
mal ganz gut ohne Umrechnung.

Die Ableitung des Stromes mit der Induktivität wird jetzt etwas 
schwieriger.
Eine typische Induktivität eines EBike Motors nehme ich mal mit 
200-500µH an.
Somit würde ich mal 1mH als Skalierung wählen. Für di/dt würde ich bei 
den 50A bleiben. Dann kannst du einfach die Differenz der bereits 
skalierten Stromwerte bilden. Somit haben wir 1mH*50A/T wobei T = 1/f 
ist. Du hattest ja 16kHz PWM also nehmen wir mal 8kHz Regelung an und 
somit 125µs für T. macht also 1mH*50A/125us = 400V, da du aber auf 50V 
runter müsstest sollte man vorskalieren. Die Differenz der Strome wird 
Erwartungsgemäß deutlich kleiner sein als 50A/125us. Folglich könntest 
du die Differenz der Ströme mal 8 nehmen, bzw. shiften. Dann bist du 
wieder bei 50V=1 in q31. Somit ist dann die BEMF auf 50V skaliert. Damit 
solltest du dann weiter arbeiten können.

von hochsitzcola (Gast)


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Erst mal ein dickes Danke für deine Geduld :-)

Ich zweifel grad an meinem Grundsetup mit Hallsensoren.

i_alpha und i_beta müssten ja näherungsweise den gleichen Winkel im 
stationären Koordinatensystem bilden wie u_alpha und u_beta. Haben sie 
aber nicht.


Ich hatte mich schon immer gefragt, warum ich bei der inversen Park mit 
einem invertierten Sinus-Wert arbeiten musste. Der Winkel des Stroms 
läuft sozusagen vorwärts und der der Spannung rückwärts. Der Motor läuft 
so aber an den Hallsensoren wunderbar. Mit vertauschten Phasen habe ich 
ihn nicht vernünftig ans Drehen bekommen.

Ich fürchte, das muß ich erst lösen, sonst kann die sensorlose 
Ansteuerung nicht funktionieren :-(

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Kein Ding. Diese Fehler sind selbst kommerziellen BLDC Treibern drin.

Prüfe bitte Mal einzeln die zu Ordnung von pwm zu Strom Sensor. Also 10% 
duty auf einer Phase und die anderen auf 0. Und n paar Meter Kabel 
Aufwickeln als Spüle dann nur die Test Phase mit vllt der ohne 
Strommessung verbinden. Dann muss der richtige ADC wert was anzeigen und 
ganz wichtig es muss ein positiver Wert sein! Oft liegt hier der Fehler.

von hochsitzcola (Gast)


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hmm, die Zuordnung von Phase zu Sensor passt, allerdings ist der 
Ausschlag negativ.

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Dreh dann Mal das Vorzeichen deiner Ströme. Das sollte schon reichen.

von hochsitzcola (Gast)


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Hm, ich krieg so langsam die Pimpernellen :-)
Ich habe es jetzt so weit, daß die Winkel zueinander passen sollten. Ich 
habe zum debuggen doch erst mal die atan2 Funktion asyncron benutzt, um 
mir die Winkel des Stroms und der PWM-Spannung im Vergleich zu den 
Winkel aus den Hall-Sensoren anzuschauen. Strom und Spannung sind 
einigermaßen in Phase, der Hall-Winkel eilt aber ca. 90° nach ?!.

Den Beobachter bekomme ich immer noch nicht stabil, die Werte springen 
immernoch scheinbar vollkommen willkürlich :-(

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Moin 90° nacheilend ist völlig korrekt. Die Halls messen das Magnetfeld 
und der Strom muss 90° voreilen damit die Maschine sich dreht. Also 
alles ok.

Dann gehe die Teile der Formel einzeln durch. Also alles raus bis auf 
R*i und dann stück für stück teile der Formeln weiter dazu. Dann kannst 
du sehen welcher teil der Formel problematisch ist.

von hochsitzcola (Gast)


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Also wenn ich mir

atan2(-R_ia + v_alpha,-R_ib + v_beta)

ausgeben lasse, kommt ein um  ca. 180° zum Strom verschobener Winkel 
raus. Das scheint also noch irgendwie zu passen. Vollkommen wirr wird es 
immer, sobald x1 oder x2 in Spiel kommen :-(

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Ok. Lassen wir Mal diesen komischen Beobachter vom VESC ich mag den 
nicht.

Lies dir Mal bitte das angehängte PDF durch speziell den Abschnitt ab 
Seite 45.
Dort wird ein robuster Rotorfluss Beobachter mit Rückkopplung 
beschrieben.

von hochsitzcola (Gast)


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Hm, ich hab mich jetzt so in diesen Ansatz reingekniet, ich werde erst 
mal versuchen, das anhand von Zahlenbeispielen in Excel nachzurechnen. 
Ich hoffe das ich dann verstehen werde, warum das im Moment nicht 
konvergiert.

Den Anhang von dir hab ich mir kurz angeschaut, ich muß zugeben, daß ich 
grad keine Lust habe, wieder von vorn anzufangen :-(

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Ok, ich hab mit dem Beobachter bisher nur wenig Erfahrung.

von hochsitzcola (Gast)


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ich hab das jetzt in Excel ausprobiert und einen Wert für Gamma 
gefunden, mit dem es für ein Beispiel konvergiert, wenn auch der 
iterierte Winkel um 180° zum Eingangswinkel verdreht ist:

https://onlinegdb.com/By64VObAE


Im richtigen Code mit laufendem Motor funktioniert es leider immer noch 
nicht. Der Winkel aus atan2(e_beta/e_alpha) springt nun immer zwischen 
zwei mehr oder weniger konstanten Werten hin- und her.

Gruß
hochsitzcola

von hochsitzcola (Gast)


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Doch noch ein Lichtblick :-). Wenn ich x1 und x2 bei jedem Interrupt 
erst mal wieder auf Null setze und dann neu iteriere funktioniert es. 
Warum auch immer.

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Das Erklärt diese komische Implementierung im VESC. Das ist im 
Wesentlichen ein Filter für das Winkelsignal.

Die Abweichung von 90° ist okay. Weil der Beobachter die Bemf ermittelt 
und die Halls den Fluss messen. Dein Strom müsste jetzt mit der Bemf in 
Phase sein.

von hochsitzcola (Gast)


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Na ja, der beobachtete Winkel läuft 90° nach dem Hall-Winkel, ist also 
180° phasenverschoben zum Strom. So lange das konstant ist, soll's mich 
nicht stören. Die 180° muss ich dann halt auf den Winkel draufaddieren, 
der sich aus der e_d = 0 Regelung ergibt. Oder ich gebe gleich die 
invertierten Werte von e_alpha und e_beta in die Park-Transformation. 
Aber nicht mehr heute. Bin mal gespannt :-)

Gruß
hochsitzcola

von hochsitzcola (Gast)


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Ich geb so langsam auf :-(
Bei der jetzigen Implementierung gibt es ein merkwürdiges binäres 
Verhalten. Ist das Verhältnis von i/u groß genug, hinkt der 
Beobachter-Winkel 90° nach, der Wert von u ist dann komplett egal, kann 
im Winkel sogar total verdreht sein, spielt keine Rolle. Wird u größer, 
kippt das Ganze irgendwann plötzlich, der Beobachter-Winkel eilt dann 
90° vor und es ist ganz egal was man für i einsetzt.
Da kann man mit dem online C-Compiler schön mit rumspielen.

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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In deinem onlinegdb Code fehlte aber jegliches Motor Modell. Das ganze 
ist kein Thema das man in 5min verstanden hat. Es hilft nur lesen. Ich 
lege dir nochmal die Diss, die ich verlinkt habe ans Herz.

Aber grundsätzlich wird es nix dem Beobachter mit irgendwelchen Werten 
zu füttern, die Physik muss sich in den Werten schon wieder spiegeln. 
Ich hab für den VESC vor kurzem ein Motormodell geschrieben. Das 
solltest du in zu deinem Test hinzufügen.

http://cpp.sh/33vcz Beispiel Code.

Hier der pull request. 
https://github.com/vedderb/bldc/pull/82#issuecomment-480506937

von hochsitzcola (Gast)


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Das Strom und Spannung über die physikalischen Eigenschaften des Motors 
zusammenhängen ist mir schon klar. Das oben beschriebene Phänomen tritt 
aber beim unter Last laufenden Motor mit echten Messwerten 1:1 genauso 
auf.

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Ein Problem könnte sein dass der Motor nur über die Halls läuft und 
somit der eigentliche elektrische Winkel sehr stark schwingt. Du musst 
von +-60° ausgehen. Außerdem ist atan eher suboptimal. Implementiere Mal 
die PLL die dämpft die Störungen des Bemf Beobachters. Bei wie viel % 
der Nenndrehzahl machst du die Tests? Bist du sicher das die Parameter 
passen und Strom und Spannung korrekt skaliert ist? Denk daran das der 
Motor nur 1/sqrt(3) als max Spannung auf einem Strang sieht. Bzw. +-50% 
und nicht 0-100% pwm.

von hochsitzcola (Gast)


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Ich denke im Moment, daß ich noch einen Bock in der Skalierung der 
Größen in den ganzzahligen Bereich habe. Das kann ich aber jetzt mit 
deiner Kommentierung im Beispielcode besser nachvollziehen. Danke dafür 
:-)
ggf. gehe ich noch mal mit der Frequenz runter und probiere es doch mit 
floats.

Gruß
hochsitzcola

von hochsitzcola (Gast)


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Meine Überlegung:
Motorwerte:
L = 1200µH = 0,0012 H
R = 350 mOhm = 0,35 Ohm
Psi = 0,666 V*s/rad

Ich müsste also alle Werte mal 10.000 nehmen um auch den kleinsten Wert 
in
den Ganzzahlbereich zu bekommen.
Dann die Messwerte von Strom und Spannung ebenfalls *10^5 einsetzen.

Wenn ich dann einen Phasenstrom von 100A annehme, bekomme ich allein für 
den Term R*i schon einen Überlauf einer q31 Variable :-(

Also werde ich wohl doch mit floats rechnen müssen.

Gruß
hochsitzcola

von hochsitzcola (Gast)


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wow, der Prozessor ist mit floats echt überfordert. Ich muß die 
FOC-Update-Frequenz auf 2kHz herunternehmen und kann dann nicht mal pro 
Aufruf mehrfach iterieren ...
Sinnvolle Werte spuckt der Beobachter immer noch nicht aus :-(

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Der hat ja auch keine FPU, der muss das alles in Software machen dafür 
braucht er dann gut Faktor 100 länger als für integer.

Was kommt den raus wenn du nur -ua + R*ia und ub - R*ib rechnest? Sieht 
das plausibel aus?

von hochsitzcola (Gast)


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Ich hatte noch ein paar kleine Bugs in der Umrechnung der Konstanten. 
Die Werte sehen jetzt plausibel aus und es kommen auch sinnvolle 
Winkelwerte raus. Allerdings hat der Verlauf des beobachteten Winkels 
jetzt einen "Bauch". Kann das an nicht exakten Werten der 
Motorkonstanten liegen?
Die Phasenverschiebung ändert sich mit dem Wert von Gamma. Ich habe für 
Gamma nach einigem rumprobieren einen Wert von 3000 eingestellt.

Ich überlege noch, ob ich probiere mit long long int zu arbeiten, mit 
den floats bleibt selbst 2kHz kaum noch Zeit für was anderes...

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Super!

Der Bauch kann verschiedenste Ursachen haben. Wenn die Drehzahl nicht 
konstant ist dann liegt der Winkel natürlich nicht auf einen geraden. 
Dein Hallwinkel scheint aber auch einen Bauch zu haben bzw. am oberen 
Ende einen Versatz.

Ein anderer Grund kann die BEMF Form des Motors selbst sein. Gerade bei 
billig gebauten Motoren sind oft die 3. 5. usw. Oberwelle sehr präsent. 
Die Machen den Unterschied zwischen einen Trapezformigen BEMF (Ideal für 
Blockkomutierung) und einer Sinusförmigen BEMF(Ideal bei FOC) 99% der 
Motoren die ich kenne liegen irgend wo dazwischen.

Das der Beobachter vom VESC alles andere als genau ist hatte ich dir ja 
schon gesagt, aber er funktioniert relativ robust im VESC.

Als nächstes könntest du ja mal die Winkel durch ein Offset die Winkel 
angleichen und dann auf den Beobachterwinkel umschalten.

von hochsitzcola (Gast)


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Der Unstetigkeiten im Hall-Winkel-Verlauf kommen aus dem überladenen 
Prozessor. Die UART-Übermittlung wird in der Hauptschleife angestoßen, 
die wird vor lauter Interrupt-Abarbeitung mit den floats nicht mehr 
regelmäßig ausgeführt. :-(
Ich werde noch mal Hall-Winkel gegen Beobachter-Winkel auftragen, 
vielleicht ist der "Bauch" nur ein Artefakt der nicht äquidistanten 
Stützstellen auf der Zeitachse.

Gruß
hochsitzcola

von hochsitzcola (Gast)


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Nachdem ich immer noch auf keinen grünen Zweig gekommen bin, habe ich 
mal 200 Werte für I_alpha und I_beta während des Laufes unter Last in 
ein Array geschrieben und dann ausgelesen. Irgendwas ist da noch im 
Argen.
Ich werde wohl noch mal direkt die ADC-Wandler Werte loggen müssen, um 
zu sehen ob das schon an den Messwerten liegt oder an der 
Clarke-Transformation :-(

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Jetzt bist du im Hasenbau :), all diese kleinen Schnitzer in der 
Hardware oder der Rechnung zu finden ist sehr Zeit aufwendig. Aber du 
kommst doch vorran, sieh es positiv!

von hochsitzcola (Gast)


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Ich überlege gerade, ob es Sinn macht, die Strommessung erst mal wieder 
statisch von immer den selben zwei Phasen zu machen, auch wenn damit 
keine sehr hohen Tastverhältnisse realisierbar sind. Der Prozessor hat 
nur zwei ADCs und aktuell schalte ich die je nach aktuellem Sektor auf 
die zwei Phasen mit dem geringeren Tastverhältnis. Bei ganz hohen 
Tastverhältnissen schiebe ich dann den Trigger zum Auslösen der 
Strommessung vor das Abschalten der Highside der Phase mit dem höchsten 
Tastverhältnis, so wie es im Paper von ST beschrieben steht.

https://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/user_manual/5e/5e/d2/cb/07/35/45/a6/CD00298474.pdf/files/CD00298474.pdf/jcr:content/translations/en.CD00298474.pdf

Ich fürchte, diese Hin- und -Herschalterei ist der Stabilität des 
Beobachters nicht förderlich.

Gruß
hochsitzcola

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Das kann sein muss aber nicht. Grundsätzlich musst du dabei bedenken 
dass durch die Stromsteigung eine Verschiebung ein Offset der 
Strommessung bedeutet. Das führt also zu mehr rauschen.

Ich Frage mich aber warum machst du das? Sample einfach in der Mitte der 
lowside on time wie alle anderen auch. Und eine pwm kleiner 5% und 
Größer 95% lässt du nicht zu.  Wenn du eine normale SVM verwendest 
entspicht 000 auf allen Phasen 50% pwm. Du limitierst damit also nur 
deine enddrehzahl.

Wenn der Beobachter in dem Bereich sauber arbeitet dann kannst du 
anfangen die Grenzen auszuloten.

@edit: Autokorrektur....

: Bearbeitet durch User
von hochsitzcola (Gast)


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Alexander B. schrieb:
> Sample einfach in der Mitte der
> lowside on time wie alle anderen auch.

So habe ich ja erst gemacht, bei hohen Tastverhältnissen (jedoch 
deutlich kleiner 95%) fängt die Strommessung so an, Mist zu messen... 
Darum habe ich es wie bei dem ST-Paper beschrieben umgebaut.

siehe auch im Pedelecforum:

https://www.pedelecforum.de/forum/index.php?threads/open-source-firmware-f%C3%BCr-lishui-controller.61113/post-1169767

Gruß
hochsitzcola

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