📖 第 26 章：无刷电机无感方波闭环控制（Sensorless Closed Loop）
⚙️ 正点原子《DMF407 电机控制专题教程》V1.0 · Chapter 26
🗨️ 本章金句：「先盲走三步，再睁眼闭环：无感闭环的精髓是「稳了才接手」。」
这一章在干嘛？ 把第 25 章的无感驱动升级成速度闭环（含双闭环）：过零信号稳定后才让 PID 接管占空比；堵转 2 秒自动重启；换向必须重走三段式启动。无感闭环的全部难点都在「切换时机」。
26.1 无感测速与闭环建立
测速与有感类似，用过零信号代替霍尔信号——两者波形一致：1 对极电机转一圈每相出现 2 次过零点，统计其中一相过零信号高电平持续时间即可求速（速度 = SPEED_COEFF/count_j，一阶滤波 0.2379）。但只有过零信号稳定（count_i ≥ 4）后才测速，且只有 g_zero_ctr_status == 3（切入过零闭环）后速度环 PID 才投入：
/* 55us 中断：过零控制 + 速度环 PID（仅闭环状态 3 才投入） */
#ifdef H_PWM_L_ON
zero_ctr_loop(); /* 三段式启动/换相 */
if (g_bldc_motor1.run_flag == RUN && g_zero_ctr_status == 3)
{ /* 已进入过零闭环才闭环调速 */
temp_pwm1 = increment_pid_ctrl(&g_speed_pid, g_bldc_motor1.speed);
FirstOrderRC_LPF(motor_pwm_s, temp_pwm1, 0.085);
if (motor_pwm_s < 0) { /* 最低输出保底 ±600 */
if (motor_pwm_s >= -600) motor_pwm_s = -600;
g_bldc_motor1.pwm_duty = -motor_pwm_s;
} else {
if (motor_pwm_s <= 600) motor_pwm_s = 600;
g_bldc_motor1.pwm_duty = motor_pwm_s;
}
}
#endif为什么保底 ±600？ 转速降低时反电动势幅值变小、过零信号容易丢失；PID 若把占空比压得过低，过零检测一失效就彻底失控。保底占空比保证「信号不断流」。
速度环参数 KP=0.05000、KI=0.00025、KD=0.000150，采样 40ms。目标速度 ±3200RPM，步进 400。
26.2 双闭环与堵转自动重启
双闭环：速度环 3 次计算一次（pid_s_count>2）、电流环 2 次一次（pid_c_count>1）分频执行；电流环参数同第 24 章（KP=2.00、KI=0.20、KD=0.01），母线电流尖峰（大于设定值 −20）连续 4 次以上才滤除影响；两环输出取小者 + 积分接力。
/* 堵转 2s 后重启：重新初始化 PID 并回到定位状态 */
if (g_bldc_motor1.locked_rotor == 1) { /* 堵转 */
clc++;
if (clc > 50) { /* 50*40ms = 2s 后重启 */
clc = 0; pid_init(); stop_motor1();
g_speed_pid.SetPoint = 400.0; /* 400RPM 重新启动 */
g_bldc_motor1.dir = CW;
g_bldc_motor1.pwm_duty = 600; /* 加速启动占空比 */
g_bldc_motor1.run_flag = RUN; start_motor1();
g_bldc_motor1.locked_rotor = 0;
g_zero_ctr_status = 0; /* 重新定位初始位置 */
}
}换向的特殊性： 无感模式下改换旋转方向不能只改符号——必须跳出闭环 PID、把 g_zero_ctr_status 清 0、重新走「定位→加速→切换」全过程，否则过零换相序与新转向不匹配，启动必失败。
26.3 实验与验证
硬件与第 25 章一致（JP3 接 H&Z 与 ZERO；ADC 五通道采集同第 23 章）。按键：KEY0 目标 +400RPM（上限 3200）、KEY1 −400RPM、KEY2 停机并清 PID；速度过 0 换向时自动重启三段式流程并复位 PID。
波形解读： 串口接 PID 调试助手，勾通道 1/2 看速度、双环加看 7/8 看电流。橙线目标先变、红线实际逐渐跟随；加载时速度先降后回升、电流在目标附近波动。电流环小幅振荡属正常，可调 PID 或加大滤波，但滤波越多响应越慢。
🧠 小测验
1. 无感闭环中 PID 为什么必须在 g_zero_ctr_status==3 时才投入？
启动的定位-加速阶段是「盲区」，转子位置检测无效、速度反馈不可信；只有过零信号稳定、成功切入过零闭环后测速才有效，PID 才能正确闭环。
2. 无感速度环输出为何要设 ±600 保底？
转速降低时反电动势过零信号幅值变小、易丢失；保底占空比可避免 PID 把输出调得过低导致过零检测失败而失控。
3. 无感模式下改换旋转方向为什么要复位 g_zero_ctr_status=0？
换向必须跳出闭环 PID，重新经历「定位→加速→切换闭环」全过程；否则过零换相序与新转向不匹配，启动会失败。