实时嵌入式电机控制器

项目背景

该项目聚焦高可靠运动控制场景，目标是在资源受限的嵌入式平台上实现稳定、可诊断、可迭代的闭环控制系统。

我的职责

• 搭建实时控制固件框架与任务划分
• 设计 ADC、PWM、编码器低延迟数据通路
• 实现电流、速度、位置级联闭环控制
• 建设参数调试与故障诊断通信接口

固件架构

调度策略

• 高频控制环在中断上下文固定执行
• 通信与日志任务隔离在 RTOS 线程中
• 通过优先级设计保障控制时序

控制算法

• 实现 FOC 主链路与电流采样校准
• 采用级联结构完成速度与位置控制
• 增加抗积分饱和与输出限幅机制

诊断与安全

• 过流、过温保护并支持故障锁存
• 上电自检覆盖传感器与执行器状态
• 输出结构化遥测数据便于上位机分析

难点与优化

难点：通信压力上升导致控制抖动

优化措施：

• 非关键操作移出中断上下文
• 降低实时路径中的动态内存行为
• 遥测链路改为双缓冲序列化

难点：低速段转矩波动明显

优化措施：

• 优化电流传感器零偏校准流程
• 补偿 PWM 死区时间影响
• 分阶段整定环路带宽与增益

项目结果

• 在多负载工况下保持稳定闭环表现
• 低速平顺性与位置保持能力提升
• 故障可追踪性显著增强，便于现场排查

下一步计划

• 引入基于负载估计的自适应增益调度
• 扩展固件升级链路并补充安全校验
• 建立自动化 HIL 回归测试体系