実習・Armマイコン×mbedで始めるブラシレス・モータ制御プログラミング入門
実習・Armマイコン×mbedで始めるブラシレス・モータ制御プログラミング入門
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【開催日】2020年11月14日(土) ～ 2020年11月15日(日) 10:00-17:00 2日コース
【セミナNo.】ES20-0106 【受講料】49,000円(税込)
【会場】東京・巣鴨 CQ出版社2Fセミナ・ルーム [地図]
【セミナNo.】ES20-0106 【受講料】49,000円(税込)
【会場】東京・巣鴨 CQ出版社2Fセミナ・ルーム [地図]
Nucleoボード（Arm Cortex-M4FコアSTM32F302R8を搭載）、インバータボード、モータをセットにしたP-NUCLEO-IHM001で、DCブラシレス・モータの三大制御、矩形波、正弦波、ベクトル制御の基本を実体験する。各制御の確認は波形ビューワ・ソフトウェアCPLTを利用し、パソコン上でオシロスコープと併用して波形を確認する。
矩形波駆動では、センサ付きとセンサレスの違いを中心に解説する。
正弦波駆動では、マイコンが得意とする離散数値計算Z変換の詳細とZ変換の正弦波駆動を中心に解説し、ソフトウェア（sinθ）による算術計算との比較を行いZ変換の優位性を確認する。
ベクトル制御では、ベクトル制御の肝である回転座標変換とロータ位置の追従を中心に解説する。ロータ位置追従で必要なPLL（Phased Locked Loop）を基本から解説する。
また、ベクトル制御のPWM駆動方式で最も効率が良いとされている空間ベクトル駆動（Space Vector PWM：SVPWM）を中心にホールセンサ付きとセンサレスを解説する。センサレスベクトル制御は本講義用に用意したもので受講者特典としてソース配布を行う。
※mbed環境にベクトル制御ソフトウェアを適用する場合、マイコンのレジスタを直接操作できないことによる制限がある。今回はmbedを気軽に使うことを大前提に、電流読み込みはPWMカウンタタイミングを無視して常時読み込みを行い、フィルタをかけ駆動している。
※P-NUCLEO-IHM001、またはP-NUCLEO-IHM002持参の方は、受講料を46,000円に割引いたします。持参の方は、11月10日までにメールで事務局にご連絡ください。
矩形波駆動では、センサ付きとセンサレスの違いを中心に解説する。
正弦波駆動では、マイコンが得意とする離散数値計算Z変換の詳細とZ変換の正弦波駆動を中心に解説し、ソフトウェア（sinθ）による算術計算との比較を行いZ変換の優位性を確認する。
ベクトル制御では、ベクトル制御の肝である回転座標変換とロータ位置の追従を中心に解説する。ロータ位置追従で必要なPLL（Phased Locked Loop）を基本から解説する。
また、ベクトル制御のPWM駆動方式で最も効率が良いとされている空間ベクトル駆動（Space Vector PWM：SVPWM）を中心にホールセンサ付きとセンサレスを解説する。センサレスベクトル制御は本講義用に用意したもので受講者特典としてソース配布を行う。
※mbed環境にベクトル制御ソフトウェアを適用する場合、マイコンのレジスタを直接操作できないことによる制限がある。今回はmbedを気軽に使うことを大前提に、電流読み込みはPWMカウンタタイミングを無視して常時読み込みを行い、フィルタをかけ駆動している。
※P-NUCLEO-IHM001、またはP-NUCLEO-IHM002持参の方は、受講料を46,000円に割引いたします。持参の方は、11月10日までにメールで事務局にご連絡ください。
●対象聴講者
・ブラシレス・モータ制御に興味のある方
・C言語を少しでも使ったことある方
●講演の目標
・矩形波、正弦波、ベクトル制御というブラシレス・モータ三大制御の基本ソフトウェアを構築できるようになる
・センサ付きとセンサレス両者の長所短所を理解し、モータの使用目的に応じた使い分けができるようになる
・近年最も多用されている空間ベクトルPWM駆動が習得できる
・マイコン離散値計算Z変換を利用できるようなる
●内容
★1日目
1 モータ制御体験キットの説明
1.1 DCブラシレス・モータBR2804-1700 kVの構造および特性
1.2 Nucleo-F302R8とX-NUCLEO-IHM07M1 ボードの詳細
2 実習前の動作確認
2.1 mbedとSTM32 ST-LINKの使い方
2.2 ブラシレス・モータ動作確認
2.3 波形ビューワCPLTの使い方
3 矩形波駆動
3.1 センサ付き矩形波駆動（ホールセンサ使用）
3.2 センサレス矩形波駆動、センサ付きとの比較検討
4 正弦波波駆動
4.1 算術（sinθ）での正弦波駆動
4.2 Z変換入門（フーリエ級数⇒フーリエ変換⇒Z変換の分かりやすい解説）
4.3 Z変換での正弦波駆動の解説。算術と比較してZ変換の優位性は？
★2日目
5 ベクトル制御とは
5.1 回転座標変換、ロータ位置確認（センサ付き）とロータ位置推定（センサレス）の基本
5.2 ロータ位置とセットで使われるPLL制御とは
5.3 駆動方式には正弦波PWMとSpace Vector PWMがある
6 空間ベクトルPWM（Space Vector PWM）とは
6.1 空間ベクトルPWMの詳細説明
6.2 オープンループ空間ベクトルPWMソフトウェアで回して空間ベクトルPWM変調波を確認してみよう
7 センサ付きベクトル制御（ホールセンサ付き）
7.1 正弦波駆動でのベクトル制御
7.2 空間ベクトル駆動でのベクトル制御
8 センサレスベクトル制御（受講者のみにソフトウェア配布）
8.1 mbed上での新規センサレスベクトル制御フォルダ作成手順
8.2 センサレスベクトル制御ソフトウェア解説
8.3 ロータ位置推定とPLL制御をソフトウェア上の変数を変えて回してみよう
●参考文献
大黒 昭宜；STマイコンで始めるブラシレス・モータ制御、CQ出版社。
https://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/48/48011.htm
https://shop.cqpub.co.jp/hanbai/books/48/48011.html
・ブラシレス・モータ制御に興味のある方
・C言語を少しでも使ったことある方
●講演の目標
・矩形波、正弦波、ベクトル制御というブラシレス・モータ三大制御の基本ソフトウェアを構築できるようになる
・センサ付きとセンサレス両者の長所短所を理解し、モータの使用目的に応じた使い分けができるようになる
・近年最も多用されている空間ベクトルPWM駆動が習得できる
・マイコン離散値計算Z変換を利用できるようなる
●内容
★1日目
1 モータ制御体験キットの説明
1.1 DCブラシレス・モータBR2804-1700 kVの構造および特性
1.2 Nucleo-F302R8とX-NUCLEO-IHM07M1 ボードの詳細
2 実習前の動作確認
2.1 mbedとSTM32 ST-LINKの使い方
2.2 ブラシレス・モータ動作確認
2.3 波形ビューワCPLTの使い方
3 矩形波駆動
3.1 センサ付き矩形波駆動（ホールセンサ使用）
3.2 センサレス矩形波駆動、センサ付きとの比較検討
4 正弦波波駆動
4.1 算術（sinθ）での正弦波駆動
4.2 Z変換入門（フーリエ級数⇒フーリエ変換⇒Z変換の分かりやすい解説）
4.3 Z変換での正弦波駆動の解説。算術と比較してZ変換の優位性は？
★2日目
5 ベクトル制御とは
5.1 回転座標変換、ロータ位置確認（センサ付き）とロータ位置推定（センサレス）の基本
5.2 ロータ位置とセットで使われるPLL制御とは
5.3 駆動方式には正弦波PWMとSpace Vector PWMがある
6 空間ベクトルPWM（Space Vector PWM）とは
6.1 空間ベクトルPWMの詳細説明
6.2 オープンループ空間ベクトルPWMソフトウェアで回して空間ベクトルPWM変調波を確認してみよう
7 センサ付きベクトル制御（ホールセンサ付き）
7.1 正弦波駆動でのベクトル制御
7.2 空間ベクトル駆動でのベクトル制御
8 センサレスベクトル制御（受講者のみにソフトウェア配布）
8.1 mbed上での新規センサレスベクトル制御フォルダ作成手順
8.2 センサレスベクトル制御ソフトウェア解説
8.3 ロータ位置推定とPLL制御をソフトウェア上の変数を変えて回してみよう
●参考文献
大黒 昭宜；STマイコンで始めるブラシレス・モータ制御、CQ出版社。
https://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/48/48011.htm
https://shop.cqpub.co.jp/hanbai/books/48/48011.html
【受講者が持参するもの】
・mbedアカウント（取得方法は参考文献p.43を参照。わからない方は事務局にメールでお問い合わせください）
・筆記用具
・mbedアカウント（取得方法は参考文献p.43を参照。わからない方は事務局にメールでお問い合わせください）
・筆記用具
【講師】
大黒 昭宜 氏〔株式会社イーバイク 開発第一部 部長〕
VHSビデオ・デッキのコスト・ダウンのためマイコンとアナログ回路（映像アンプ、各種モータ制御アンプ）のデジアナ混載1チップLSI開発主担当。ブラシレス・モータのベクトル制御専用16ビットDSPの開発で1クロック演算回路（ALU、高速32bit乗算器、高速バレル・シフタ）をゼロから開発する。固有値分解ハードウェア・システムの開発にて固有値分解をソフトウェアよりも大幅に高速処理するためにFPGAで開発。固有値分解は機械学習主成分分析の心臓部であり、この開発したハードウェアでSVM（サポート・ベクトル・マシン）を実現、車載人物検知に利用。電動アシスト自転車のDCブラシレス・モータ制御開発、ペダル踏力トルク・センサ開発およびベクトル制御に携わる。電動車いすの1CPUでの2モータ同時ベクトル制御開発。
大黒 昭宜 氏〔株式会社イーバイク 開発第一部 部長〕
VHSビデオ・デッキのコスト・ダウンのためマイコンとアナログ回路（映像アンプ、各種モータ制御アンプ）のデジアナ混載1チップLSI開発主担当。ブラシレス・モータのベクトル制御専用16ビットDSPの開発で1クロック演算回路（ALU、高速32bit乗算器、高速バレル・シフタ）をゼロから開発する。固有値分解ハードウェア・システムの開発にて固有値分解をソフトウェアよりも大幅に高速処理するためにFPGAで開発。固有値分解は機械学習主成分分析の心臓部であり、この開発したハードウェアでSVM（サポート・ベクトル・マシン）を実現、車載人物検知に利用。電動アシスト自転車のDCブラシレス・モータ制御開発、ペダル踏力トルク・センサ開発およびベクトル制御に携わる。電動車いすの1CPUでの2モータ同時ベクトル制御開発。
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