如何保证我们的电机在不同负载下，保持恒定速度至关重要

幸运的是，现代电子技术与大量控制理论相结合，使得控制速度变得相对容易。与转矩和位置一样，速度是通常建立的三个基本电机参数控制回路之一。需要精确速度控制的示例电机应用包括冷却风扇、硬盘驱动器、激光打印机和装配线传送带。在这些类型的应用中，在不同负载下保持恒定速度至关重要。

对于有刷或无刷直流电机，开环速度控制很容易。要改变速度，只需改变电压，增加电压以加快电机速度或降低电压以减慢电机速度。开环速度控制的问题在于我们并不真正了解电机的真实速度。我们可以命令电机以给定的 RPM 旋转，但根据其负载，它的旋转速度可能比我们想象的更快或更慢。其他可能影响电机速度的变量包括电机之间的制造差异、电机使用年限、电机温度和环境条件。开环速度控制虽然经济，但通常不能提供许多应用所需的性能水平。

为了更好地控制，我们需要实施闭环速度环。在闭环系统中，来自电机的速度反馈“反馈”到控制算法中，以精确控制电机速度。从历史上看，这种反馈是由霍尔传感器或轴编码器提供的，但在许多较新的三相电机驱动器和控制技术中，可以通过直接测量或计算反电动势来无传感器地获取它。一旦我们可以访问速度反馈，根据应用要求，我们可以在任何地方实施，从简单的控制回路到非常复杂的 PID 控制回路来控制电机速度。控制算法通常在 MCU 上的软件中实现，或者在一些较新的驱动器中实现，嵌入在电机驱动器本身中。

为了更好地说明闭环速度控制的概念，我们来看一个典型的电脑风扇应用。在计算机风扇应用中，精确控制风扇速度以响应温度变化、将环境和芯片温度保持在安全、可接受的水平是至关重要的。除了控制温度外，风扇还需要尽可能安静地运行，这意味着能够以低速运行，然后随着温度的升高迅速过渡到更高的速度，这由系统中的温度传感器测量。

MSP430 MCU 实现了基于频率与电机速度成正比的 FG 信号的闭环速度控制算法。MSP430 MCU 不负责换向，但通过 PWM 和 FR 信号控制电机的速度和方向。电机换向和驱动电流由DRV10963提供，这是一款 180° 正弦无传感器 BLDC 控制器，输出电流高达 500mA。DRV10963 无需外部霍尔传感器即可生成 FG 信号，从而降低了系统成本和电路板空间。

因此，如果我们的应用需要精确的速度控制，请考虑采用闭环实现，并确保检查最新的驱动器和电机控制技术，因为很可能已经有一种解决方案可以满足我们的设计要求并且可以大大简化了设计工作。

TI 的 InstaSPIN 技术对于我们的航空航天应用来说看起来非常有趣，因为我们的 InstaSPIN 电机控制器技术可以提供非常高的电机控制器效率。因此，下一个挑战是拥有一个尽可能小且重量轻的电机控制器。我的工作基础是这只是一种开发/评估能力，最终将转化为使用 Picollo 等 TI 组件的定制硬件/固件解决方案。如果正确，那么这会导致进一步的问题，因为我们有许多需要单独控制的电机，但也许有一种方法可以设计一个可以同时处理四到八个电机的控制器。然后还有其他问题，因为一些电机将是需要控制速度的驱动电机，而其他电机将驱动万向节并需要位置控制，所有 BLDC 电机。

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