FOC_TEST/motor/foc_algorithm.h

/**********************************
 * 文件名称: foc_algorithm.h
 * 功能描述: 磁场定向控制(FOC)算法头文件
 * 主要内容:
 * 1. 定义FOC相关结构体
 * 2. 声明FOC算法函数
 * 3. 声明PID控制器参数
 * 
 * 注意事项:
 * - 包含各种坐标系的电流和电压结构体
 * - 包含EKF和参数识别相关接口
 * - 包含PID控制器参数
 **********************************/

#ifndef RTW_HEADER_foc_algorithm_h_
#define RTW_HEADER_foc_algorithm_h_
#include <stddef.h>
#ifndef foc_algorithm_COMMON_INCLUDES_
# define foc_algorithm_COMMON_INCLUDES_
#include "rtwtypes.h"
#endif                               

#include "MW_target_hardware_resources.h"
#include "mw_cmsis.h"


#ifndef rtmGetErrorStatus
# define rtmGetErrorStatus(rtm)        ((rtm)->errorStatus)
#endif

#ifndef rtmSetErrorStatus
# define rtmSetErrorStatus(rtm, val)   ((rtm)->errorStatus = (val))
#endif

#define foc_algorithm_M                (rtM)


typedef struct tag_RTM RT_MODEL;


/**
 * @brief FOC接口状态结构体
 * @details 包含EKF、电感识别和电阻/磁链识别的状态和接口
 */
typedef struct {
  real_T EKF_States[4];           // EKF状态向量
  real_T L_Ident_States;          // 电感识别状态
  real_T R_flux_Ident_States;     // 电阻和磁链识别状态
  real32_T EKF_Interface[7];      // EKF接口输入
  real32_T R_flux_Ident_Interface[3]; // 电阻和磁链识别接口输入
  real32_T L_Ident_Interface[2];  // 电感识别接口输入
  real32_T R_flux_Ident_Output[2]; // 电阻和磁链识别输出
  real32_T L_Ident_Output;        // 电感识别输出
} FOC_INTERFACE_STATES_DEF;


/**
 * @brief FOC输入结构体
 * @details 包含FOC算法所需的输入参数
 */
typedef struct {
  real32_T Id_ref;               // D轴电流参考值
  real32_T Iq_ref;               // Q轴电流参考值
  real32_T speed_fdk;            // 速度反馈值
  real32_T theta;                // 电机角度
  real32_T ia;                   // A相电流
  real32_T ib;                   // B相电流
  real32_T ic;                   // C相电流
  real32_T Udc;                  // 直流母线电压
  real32_T Tpwm;                 // PWM周期
  real32_T Rs;                   // 定子电阻
  real32_T Ls;                   // 定子电感
  real32_T flux;                 // 磁链
} FOC_INPUT_DEF;


/**
 * @brief FOC输出结构体
 * @details 包含FOC算法的输出参数
 */
typedef struct {
  real32_T Tcmp1;                // PWM通道1占空比
  real32_T Tcmp2;                // PWM通道2占空比
  real32_T Tcmp3;                // PWM通道3占空比
  real32_T EKF[4];               // EKF输出
  real32_T L_RF[3];              // 电感、电阻和磁链识别结果
} FOC_OUTPUT_DEF;


/**
 * @brief 三相电流结构体
 */
typedef struct
{
  real32_T Ia;                   // A相电流
  real32_T Ib;                   // B相电流
  real32_T Ic;                   // C相电流
}CURRENT_ABC_DEF;

/**
 * @brief 两相静止坐标系电流结构体
 */
typedef struct
{
  real32_T Ialpha;               // Alpha轴电流
  real32_T Ibeta;                // Beta轴电流
}CURRENT_ALPHA_BETA_DEF;

/**
 * @brief 两相静止坐标系电压结构体
 */
typedef struct
{
  real32_T Valpha;               // Alpha轴电压
  real32_T Vbeta;                // Beta轴电压
}VOLTAGE_ALPHA_BETA_DEF;

/**
 * @brief 余弦正弦变换结构体
 */
typedef struct
{
  real32_T Cos;                  // 余弦值
  real32_T Sin;                  // 正弦值
}TRANSF_COS_SIN_DEF;

/**
 * @brief 两相旋转坐标系电流结构体
 */
typedef struct
{
  real32_T Id;                   // D轴电流
  real32_T Iq;                   // Q轴电流
}CURRENT_DQ_DEF;

/**
 * @brief 两相旋转坐标系电压结构体
 */
typedef struct
{
  real32_T Vd;                   // D轴电压
  real32_T Vq;                   // Q轴电压
}VOLTAGE_DQ_DEF;

/**
 * @brief 电流PID控制器结构体
 */

typedef struct
{
  real32_T P_Gain;               // 比例系数
  real32_T I_Gain;               // 积分系数
  real32_T D_Gain;               // 微分系数
  real32_T B_Gain;               // 反馈系数
  real32_T Max_Output;           // 最大输出
  real32_T Min_Output;           // 最小输出
  real32_T I_Sum;                // 积分和
	real32_T Max_Integral;         // 最大积分限制
	real32_T Min_Integral;         // 最小积分限制
}CURRENT_PID_DEF;

// 外部变量声明

/**
 * @brief 两相静止坐标系电流
 */
extern CURRENT_ALPHA_BETA_DEF Current_Ialpha_beta;

/**
 * @brief 实时模型结构体
 */
struct tag_RTM {
  const char_T *errorStatus;     // 错误状态
};

/**
 * @brief FOC接口状态
 */
extern FOC_INTERFACE_STATES_DEF FOC_Interface_states;

/**
 * @brief FOC输入参数
 */
extern FOC_INPUT_DEF FOC_Input;

/**
 * @brief FOC输出参数
 */
extern FOC_OUTPUT_DEF FOC_Output;


// 函数声明

/**
 * @brief FOC算法初始化函数
 * @retval 无
 */
extern void foc_algorithm_initialize(void);

/**
 * @brief FOC算法主函数
 * @retval 无
 */
extern void foc_algorithm_step(void);




// PID控制器参数

/**
 * @brief D轴PID控制器参数
 */
extern real32_T D_PI_I;            // D轴积分系数
extern real32_T D_PI_KB;           // D轴反馈系数
extern real32_T D_PI_LOW_LIMIT;    // D轴输出下限
extern real32_T D_PI_P;            // D轴比例系数
extern real32_T D_PI_UP_LIMIT;     // D轴输出上限

/**
 * @brief Q轴PID控制器参数
 */
extern real32_T Q_PI_I;            // Q轴积分系数
extern real32_T Q_PI_KB;           // Q轴反馈系数
extern real32_T Q_PI_LOW_LIMIT;    // Q轴输出下限
extern real32_T Q_PI_P;            // Q轴比例系数
extern real32_T Q_PI_UP_LIMIT;     // Q轴输出上限

/**
 * @brief 实时模型指针
 */
extern RT_MODEL *const rtM;




/***************************************
 * Clarke变换
 * 功能：将三相电流转换为alpha-beta坐标系电流
 * 描述：将120度三相坐标系转换为90度两相静止坐标系
 ***************************************/
extern void Clarke_Transf(CURRENT_ABC_DEF Current_abc_temp,CURRENT_ALPHA_BETA_DEF* Current_alpha_beta_temp);

/***************************************
 * SVPWM计算
 * 功能：将alpha-beta电压转换为PWM占空比
 * 描述：根据alpha-beta电压向量计算SVPWM占空比
 ***************************************/
extern void SVPWM_Calc(VOLTAGE_ALPHA_BETA_DEF v_alpha_beta_temp,real32_T Udc_temp,real32_T Tpwm_temp);


/***************************************
 * 角度转余弦正弦值
 * 功能：将角度转换为余弦和正弦值
 * 描述：使用ARM DSP库计算角度的余弦和正弦值
 ***************************************/
extern void Angle_To_Cos_Sin(real32_T angle_temp,TRANSF_COS_SIN_DEF* cos_sin_temp);


/***************************************
 * Park变换
 * 功能：将alpha-beta坐标系电流转换为DQ坐标系电流
 * 描述：使用余弦和正弦值将两相静止坐标系转换为两相旋转坐标系
 ***************************************/
extern void Park_Transf(CURRENT_ALPHA_BETA_DEF current_alpha_beta_temp,TRANSF_COS_SIN_DEF cos_sin_temp,CURRENT_DQ_DEF* current_dq_temp);


/***************************************
 * 反Park变换
 * 功能：将DQ坐标系电压转换为alpha-beta坐标系电压
 * 描述：使用余弦和正弦值将两相旋转坐标系转换为两相静止坐标系
 ***************************************/
extern void Rev_Park_Transf(VOLTAGE_DQ_DEF v_dq_temp,TRANSF_COS_SIN_DEF cos_sin_temp,VOLTAGE_ALPHA_BETA_DEF* v_alpha_beta_temp);

/***************************************
 * 电流PID控制器
 * 功能：计算电流PID控制器输出
 * 描述：根据参考值和反馈值计算PID控制器输出
 ***************************************/
extern void Current_PID_Calc(real32_T ref_temp,real32_T fdb_temp,real32_T* out_temp,CURRENT_PID_DEF* current_pid_temp);

/***************************************
 * 电压限制
 * 功能：限制电压向量幅值
 * 描述：确保电压向量不超过SVPWM的最大幅值
 ***************************************/
extern void voltage_limit(float *vd, float *vq, float vdc);

extern void motor_ekf_closeloop_run(void);

extern void motor_hall_close_run(void);

extern void motor_foc_openloop_run(void);

extern FOC_INPUT_DEF* get_foc_input(void);

extern FOC_OUTPUT_DEF* get_foc_ouput(void);

extern CURRENT_PID_DEF* get_currd_pid(void);

extern CURRENT_PID_DEF* get_currq_pid(void);
	
extern CURRENT_DQ_DEF* get_curr_dq(void);
#endif