在刚刚落幕的慕尼黑上海电子展上，中科本原展出了基于实时控制系列DSP芯片的双电机方案，成功实现对两台永磁同步电机的精准控制，成为本原展位上中备受关注的焦点之一。

随着科技的进步，工业自动化、机器人、智能制造等诸多领域对多电机协同控制的需求越来越高。尤其是双电机控制系统，已经逐渐成为高性能设备中的“标配”。

为什么是双PMSM控制？

▋ 为什么选择永磁同步电机（PMSM）

转矩密度高，响应快，能效高

运行平稳，适合高精度伺服系统

已被广泛应用于电动车、电梯、机器人等场景

▋为什么是“双”电机控制？

一台DSP同时控制两台PMSM，节省成本

实现多轴联动或主从控制，系统更智能

更适合复杂场景（例如：协作机械臂、电动滑台等）

▋为什么选择FDM320RV335芯片？

自带丰富的PWM、ADC、EQEP外设

支持高速浮点运算，适合实现高性能FOC控制算法

有成熟的开发生态，学习资料多，上手容易

核心硬件介绍

在整个双电机控制系统中，本方案使用工业界非常成熟的数字信号处理器（DSP）——FDM320RV335作为“大脑”的主控芯片。以下为FDM320RV335在本方案中的突出优势。

▋强大的计算能力

FDM320RV335采用的是32位浮点DSP内核，支持高效执行复杂的控制算法，比如矢量控制（FOC）、PI控制等。对于两个电机的实时控制，它完全能“一芯多用”，轻松驾驭。

▋丰富的外设资源

本方案主要用了以下模块：

①12路PWM输出

FDM320RV335拥有多达18路的PWM输出，本方案使用12路PWM，用于控制两个三相全桥逆变器，6路控制一台电机，完全满足双PMSM驱动需求。

在双电机系统中，本方案采用了对称中心对齐PWM模式，并结合ADC的SOC触发机制，确保电流采样与PWM驱动精确对齐，有效减少控制误差。

②8路ADC通道

用于采样两台电机的三相电流以及母线电压，实现电流环的闭环控制。

③2个EQEP模块

分别接收两台电机的编码器反馈，实现高精度位置与速度检测。

▋外设协同性强

FDM320RV335的PWM、ADC和EQEP模块都支持硬件触发与同步，能确保控制算法的高实时性与高可靠性，非常适合做高精度控制系统。

双电机驱动框架

本方案使用了一个主控芯片FDM320RV335，通过合理分配资源，实现了两个永磁同步电机（PMSM）的独立控制与同步运行，即“一颗芯片控两台电机”。

▋控制原理框架：闭环控制、分工明确

本方案采用电流-速度-位置三闭环控制结构，结构如下：

每台电机控制流程包括：

• 电流环控制：使用PI控制器调节d轴、q轴电流，实现高带宽电流跟踪
• 速度环控制：根据给定速度与编码器反馈误差计算输出电流参考
• 位置控制（可选）：根据位置误差调节速度参考，实现精确定位

控制算法核心是矢量控制（FOC），结合Park-Clarke变换，实现对电机磁场的解耦控制。

▋PWM输出配置：12路分组控制

在双永磁同步电机（PMSM）控制系统中，三相全桥逆变器是驱动电机旋转的“能量通道”。而要想让它们高效又稳定地运行，PWM（脉宽调制）信号就是关键所在。

一个三相全桥逆变器通常由 6个功率开关器件（MOSFET/IGBT） 组成，每一相对应一个“桥臂”，有上下两个开关。三相（U/V/W）需要各自一对上下桥臂，一台电机就要 3组PWM对（6路PWM） 来控制它的6个开关，三相全桥逆变器结构见下图。

本项目采用12路PWM输出，将主控芯片的资源最大化利用，同时控制两个三相逆变器（共六桥臂）。每一组PWM通道都采用互补输出模式，且配有死区时间保护，以避免上下桥臂短路。配置方式如下：

PWM控制策略关键点

①中心对齐PWM模式（Up-Down Count）

这是一种常用的调制方式，能有效降低电磁干扰

所有PWM通道同步运行，保证双电机在时序上一致

②死区时间插入

当PWM切换时，上下桥臂之间留出安全空挡时间

防止同时导通导致“直通短路”

③PWM与ADC同步触发

PWM在特定点发出SOC（Start of Conversion）信号

保证ADC采样与PWM脉冲对齐，提高控制精度

通过合理分配与精细调控，每个PWM输出波形都精准对称、抖动极小，配合SVPWM算法，大幅提升了电机运行效率和动态响应。

▋位置反馈：编码器+EQEP模块

本方案使用的是1000线（1000 PPR）的增量编码器，每转一圈会输出1000对 A/B脉冲信号。A信号为主脉冲，作为位置基准。B信号与A相位差90°，可用于判断方向。I信号每转一圈产生一次的零位脉冲。下图为编码器原理图。

以下图信号为例，当码盘正转时，在 B 的上升沿，方波 A 恒为高电平；当码盘反转时，在 B 的上升沿，方波 A 恒为低电平。

主控芯片中自带的 EQEP（Enhanced Quadrature Encoder Pulse）模块通过接收 ABI 信号可实现以下功能：

   
 结合 EQEP 的高速捕获能力与DSP的浮点运算支持，本方案可实现： 

• 低速高精度定位（适合伺服系统）
• 高速稳定测速（适合速度闭环控制）
• 原点捕获与回零定位（适合工业控制场景）

▋电流采样：精度决定一切

在电机控制中，有一个基本原则：控制电流，就是控制转矩；尤其是矢量控制（FOC）这种电流环在最底层的架构中，采样精度直接决定控制系统性能的上限。

为了提升系统鲁棒性，本方案中加入以下技巧：

• Offset补偿：开机空载采样，记录静态偏移
• 增益标定：对每路ADC输入做比例校准
• 过流保护：设定上限阈值，ADC超限即关断PWM

▋方案运行展示

  
总结与后续方向：探索还在继续

回顾这次基于FDM320RV335的双PMSM控制方案，我们走过了从硬件搭建到电机驱动控制，再到信号采集与反馈解码的全过程。

本系统实现了：

• 双路永磁同步电机独立控制 —— 一颗DSP芯片实现双驱动
• 12路PWM精确输出 —— 完整控制两个三相全桥逆变器
• EQEP模块位置解码 —— 精准实现速度/位置闭环
• 高精度电流采样与同步触发 —— 支撑FOC控制核心
• 软硬件高度融合 —— 整洁、高效、工程化程度高

本方案在资源利用上实现了极致优化，通过一颗FDM320RV335芯片实现双永磁同步电机的高性能独立控制，结合12路PWM、EQEP模块与高精度电流采样系统，构建了一个软硬件高度融合、结构紧凑、可扩展性强的控制平台，具备稳定可靠、响应迅速、易于拓展的工程化优势，为多电机系统的开发提供了强有力的实用方案。