加入LADRC控制器，控制速度和限速环路

Signed-off-by: huhui <huhui@sharkgulf.com>

Applications/app/app.c

@@ -130,7 +130,8 @@ static void plot_smo_angle(void) {
 }
 static u32 _app_plot_task(void * args) {
 	if (plot_type == 1) {
-		can_plot2((s16)(PMSM_FOC_Get()->params.f_DCLim*10.0f), (s16)PMSM_FOC_GetSpeed());
+		can_plot2((s16)(PMSM_FOC_Get()->in.s_targetTorque*100.0f), (s16)PMSM_FOC_GetSpeed());
+		//can_plot3((s16)PMSM_FOC_Get()->vel_lim_adrc.z1, (s16)PMSM_FOC_Get()->vel_lim_adrc.z2, (s16)PMSM_FOC_GetSpeed());
 	}else if (plot_type == 2) {
 		can_plot2(eCtrl_get_RefTorque(), PMSM_FOC_Get_Real_Torque());
 	}else if (plot_type == 3) {

Applications/bsp/board_mc100_v1.h

@@ -31,7 +31,7 @@
 #define CONFIG_96V_MODE_VOL (60.0F)
 
 #define CONFIG_SMO_OBSERVER 1
-
+#define CONFIG_SPEED_LADRC  1
 //#define CONFIG_FORCE_96V_MODE 1
 
 #define SCHED_TIMER TIMER5

Applications/foc/core/PMSM_FOC_Core.c

@@ -123,6 +123,10 @@ static void PMSM_FOC_Reset_PID(void) {
 	PI_Controller_Reset(gFoc_Ctrl.pi_torque, 0);
 	PI_Controller_Reset(gFoc_Ctrl.pi_lock, 0);
 	PI_Controller_Reset(gFoc_Ctrl.pi_power, 0);
+#ifdef CONFIG_SPEED_LADRC
+	ladrc_reset(&gFoc_Ctrl.vel_lim_adrc, 0, 0);
+	ladrc_reset(&gFoc_Ctrl.vel_adrc, 0, 0);
+#endif
 }
 
 static void PMSM_FOC_Conf_PID(void) {
@@ -161,6 +165,10 @@ static void PMSM_FOC_Conf_PID(void) {
 	gFoc_Ctrl.pi_fw->kd = nv_get_foc_params()->pid_conf[PID_FW_id].kd;
 	gFoc_Ctrl.pi_fw->DT = (1.0f/(float)CONFIG_SPD_CTRL_TS);
 	PI_Controller_max(gFoc_Ctrl.pi_fw, 0, -CONFIG_MAX_FW_D_CURR);
+#ifdef CONFIG_SPEED_LADRC
+	ladrc_init(&gFoc_Ctrl.vel_lim_adrc, 1.0f/(float)CONFIG_SPD_CTRL_TS, CONFIG_LADRC_Wo, CONFIG_LADRC_Wcv, CONFIG_LADRC_B0);
+	ladrc_init(&gFoc_Ctrl.vel_adrc, 1.0f/(float)CONFIG_SPD_CTRL_TS, CONFIG_LADRC_Wo, CONFIG_LADRC_Wcv, CONFIG_LADRC_B0);
+#endif
 }
 
 static void PMSM_FOC_UserInit(void) {
@@ -454,13 +462,23 @@ u8 PMSM_FOC_CtrlMode(void) {
 	}
 	if (preMode != gFoc_Ctrl.out.n_RunMode) {
 		if ((preMode == CTRL_MODE_SPD) && (gFoc_Ctrl.out.n_RunMode == CTRL_MODE_TRQ)) {
+#ifdef CONFIG_SPEED_LADRC
+			//ladrc_reset(&gFoc_Ctrl.vel_lim_adrc, gFoc_Ctrl.in.s_motRPM, gFoc_Ctrl.in.s_targetTorque);
+			ladrc_copy(&gFoc_Ctrl.vel_lim_adrc, &gFoc_Ctrl.vel_adrc);
+#else
 			PI_Controller_Reset(gFoc_Ctrl.pi_torque, gFoc_Ctrl.in.s_targetTorque);
+#endif
 		}else if ((preMode == CTRL_MODE_TRQ) && (gFoc_Ctrl.out.n_RunMode == CTRL_MODE_SPD)) {
+#ifdef CONFIG_SPEED_LADRC
+			//ladrc_reset(&gFoc_Ctrl.vel_adrc, gFoc_Ctrl.in.s_motRPM, gFoc_Ctrl.in.s_targetTorque);
+			ladrc_copy(&gFoc_Ctrl.vel_adrc, &gFoc_Ctrl.vel_lim_adrc);
+#else
 			float target_troque = gFoc_Ctrl.in.s_targetTorque;
 			if (gFoc_Ctrl.pi_id->is_sat || gFoc_Ctrl.pi_iq->is_sat) {
 				target_troque = PMSM_FOC_Get_Real_Torque();
 			}
 			PI_Controller_Reset(gFoc_Ctrl.pi_speed, target_troque);
+#endif
 		}else if ((preMode == CTRL_MODE_CURRENT) && (gFoc_Ctrl.out.n_RunMode == CTRL_MODE_TRQ)) {
 			PI_Controller_Reset(gFoc_Ctrl.pi_torque, gFoc_Ctrl.in.s_targetTorque);
 		}else if ((preMode == CTRL_MODE_TRQ) && (gFoc_Ctrl.out.n_RunMode == CTRL_MODE_EBRAKE)) {
@@ -515,6 +533,11 @@ static __INLINE float PMSM_FOC_Limit_iDC(float maxTrq) {
 }
 
 static __INLINE float PMSM_FOC_Limit_Speed(float maxTrq) {
+#ifdef CONFIG_SPEED_LADRC
+	float lim = eRamp_get_intepolation(&gFoc_Ctrl.rtLim.rpmLimRamp);
+	ladrc_set_range(&gFoc_Ctrl.vel_lim_adrc, 0, maxTrq);
+	return ladrc_run(&gFoc_Ctrl.vel_lim_adrc, lim, gFoc_Ctrl.in.s_motRPM);
+#else
 #if 1
 	gFoc_Ctrl.pi_torque->max = maxTrq;
 	gFoc_Ctrl.pi_torque->min = 0;
@@ -524,6 +547,7 @@ static __INLINE float PMSM_FOC_Limit_Speed(float maxTrq) {
 #else
 	return maxTrq;
 #endif
+#endif
 }
 
 static __INLINE void PMSM_FOC_idq_Assign(void) {
@@ -583,6 +607,19 @@ void PMSM_FOC_idqCalc(void) {
 			maxSpeed = eRamp_get_target(&gFoc_Ctrl.in.cruiseRpmRamp);
 			refSpeed = eRamp_get_intepolation(&gFoc_Ctrl.in.cruiseRpmRamp);//gFoc_Ctrl.in.s_cruiseRPM;
 		}
+#ifdef CONFIG_SPEED_LADRC
+		if (maxSpeed >= 0) {
+			ladrc_set_range(&gFoc_Ctrl.vel_adrc, -CONFIG_MAX_NEG_TORQUE, eRamp_get_intepolation(&gFoc_Ctrl.rtLim.torqueLimRamp));
+		}else if (maxSpeed < 0) {
+			ladrc_set_range(&gFoc_Ctrl.vel_adrc, -eRamp_get_intepolation(&gFoc_Ctrl.rtLim.torqueLimRamp), CONFIG_MAX_NEG_TORQUE);
+		}
+
+		if ((maxSpeed == 0) && (gFoc_Ctrl.in.s_motRPM < CONFIG_MIN_RPM_EXIT_EBRAKE)) {
+			ladrc_set_range(&gFoc_Ctrl.vel_adrc, 0, 0);
+		}
+		gFoc_Ctrl.in.s_targetRPM = refSpeed;
+		float maxTrq = ladrc_run(&gFoc_Ctrl.vel_adrc, refSpeed, gFoc_Ctrl.in.s_motRPM);
+#else
 		if (maxSpeed >= 0) {
 			gFoc_Ctrl.pi_speed->max = eRamp_get_intepolation(&gFoc_Ctrl.rtLim.torqueLimRamp);//gFoc_Ctrl.userLim.s_PhaseCurrLim;
 			gFoc_Ctrl.pi_speed->min = -CONFIG_MAX_NEG_TORQUE;
@@ -598,6 +635,7 @@ void PMSM_FOC_idqCalc(void) {
 		gFoc_Ctrl.in.s_targetRPM = refSpeed;
 		float errRef = refSpeed - gFoc_Ctrl.in.s_motRPM;
 		float maxTrq = PI_Controller_Run(gFoc_Ctrl.pi_speed, errRef);
+#endif
 		gFoc_Ctrl.in.s_targetTorque = PMSM_FOC_Limit_iDC(maxTrq);
 	}
 

Applications/foc/core/PMSM_FOC_Core.h

@@ -3,6 +3,7 @@
 #include "math/fix_math.h"
 #include "foc/core/PI_Controller.h"
 #include "foc/core/e_ctrl.h"
+#include "foc/core/adrc.h"
 
 typedef struct {
 	float a;
@@ -186,6 +187,10 @@ typedef struct {
 	PI_Controller *pi_torque;
 	PI_Controller *pi_lock;
 	PI_Controller *pi_power;
+#ifdef CONFIG_SPEED_LADRC
+	ladrc_t        vel_lim_adrc;
+	ladrc_t        vel_adrc;
+#endif
 	dq_Rctrl      idq_ctl[2];
 	dq_Rctrl      vdq_ctl[2];	
 	FOC_InP       in;

Applications/foc/core/adrc.c

@@ -0,0 +1,44 @@
+#include "adrc.h"
+
+void ladrc_init(ladrc_t*  adrc, float ts, float wo, float wc, float b0) {
+	adrc->z1 = adrc->z2 = adrc->last_z1 = adrc->last_z2 = adrc->out = 0;
+	adrc->ts = ts;
+	adrc->b0 = b0;
+	adrc->wcv = wc;
+	adrc->p1 = 2 * wo;
+	adrc->p2 = wo * wo;
+}
+
+float ladrc_run(ladrc_t *adrc, float in, float feedback) {
+	float y = feedback;
+	float u = adrc->out;
+	//do eso
+	float error = y - adrc->last_z1;
+	
+	adrc->z2 = adrc->last_z2 + adrc->ts * (error * adrc->p2);
+	adrc->z1 = adrc->last_z1 + adrc->ts * (error * adrc->p1 + adrc->z2 + u * adrc->b0);
+
+	adrc->last_z2 = adrc->z2;
+	adrc->last_z1 = adrc->z1;
+	//do error compestion
+	float ref = in;
+	float out = ((ref - adrc->z1) * adrc->wcv - adrc->z2) / adrc->b0;
+	adrc->out = MATH_sat(out, adrc->out_min, adrc->out_max);
+
+	return adrc->out;
+}
+
+void ladrc_reset(ladrc_t* adrc, float feedback, float out_init) {
+	adrc->last_z1 = feedback;
+	adrc->last_z2 = -out_init;
+	adrc->out = adrc->last_z2/adrc->b0;
+}
+
+void ladrc_copy(ladrc_t *dst, ladrc_t *src) {
+	dst->z1 = src->z1;
+	dst->z2 = src->z2;
+	dst->last_z1 = src->last_z1;
+	dst->last_z2 = src->last_z2;
+	dst->out = src->out;
+}
+

Applications/foc/core/adrc.h

@@ -0,0 +1,31 @@
+#ifndef _ADRC_H__
+#define _ADRC_H__
+
+#include "math/fast_math.h"
+#include "bsp/bsp.h"
+
+typedef struct {
+	//扩张状态观测器
+	float b0;
+	float z1,z2;
+	float p1,p2;
+	float last_z1, last_z2;
+	float ts;
+	//线性状态误差反馈控制器
+	float wcv;
+	float out_min;
+	float out_max;
+	float out;
+}ladrc_t;
+
+void ladrc_init(ladrc_t *adrc, float ts, float wo, float wc, float b0);
+float ladrc_run(ladrc_t *adrc, float in, float feedback);
+void ladrc_reset(ladrc_t* adrc, float feedback, float out_init);
+void ladrc_copy(ladrc_t *dst, ladrc_t *src);
+
+static void __INLINE ladrc_set_range(ladrc_t *adrc, float min, float max) {
+	adrc->out_min = min;
+	adrc->out_max = max;
+}
+#endif /* _ADRC_H__ */
+

Applications/foc/foc_config.h

@@ -58,7 +58,11 @@
 #define CONFIG_TORQUE_MODE_MIN_RPM 600
 
 #define CONFIG_MAX_NEG_TORQUE 0.0F
-
+#ifdef CONFIG_SPEED_LADRC
+	#define CONFIG_LADRC_Wo  200.0F
+	#define CONFIG_LADRC_Wcv 7.0F
+	#define CONFIG_LADRC_B0  1500.0F  
+#endif
 #ifdef CONFIG_SMO_OBSERVER
 	#define CONFIG_SMO_MIN_SPEED    1000 //RPM
 	//#define CONFIG_SMO_PLL_BANDWITH 2000.0f //计算角度和速度的pll

Project/MC100.uvoptx

@@ -410,6 +410,18 @@
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