嵌入式工程师（电机驱动方向）

岗位职责
一、电机驱动系统开发(50%)
1.无刷电机驱动开发
BLDC/PMSM控制:负责无刷直流电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)的驱动控制系统设计与开发
FOC算法实现:实现磁场定向控制(FOC)算法,包括Clarke变换、Park变换、SVPWM调制等核心模块
矢量控制优化:优化电机矢量控制算法,提升电机响应速度、转矩密度和能量效率
有感与无感控制:开发基于霍尔传感器的有感控制和基于反电动势检测的无感控制方案
电机参数辨识:实现电机参数自学习与在线辨识算法,适配不同规格的电机
2.空心杯电机驱动开发
空心杯电机特性研究:深入理解空心杯电机的结构特点(无铁芯、低惯量、高动态响应)
精密控制算法:针对空心杯电机特性,开发高精度位置控制、速度控制和电流控制算法
快速响应优化:优化控制算法,充分发挥空心杯电机的快速启停和高加速度特性
多电机协同控制:实现灵巧手多指关节的多电机协调控制,确保动作流畅性和同步性
3.电机驱动硬件接口开发
驱动电路控制:开发三相逆变桥、H桥驱动电路的PWM控制程序
电流采样与保护:实现相电流采样、母线电流采样,设计过流保护、过压保护、过温保护等安全机制
传感器接口:开发编码器(增量式、绝对式)、霍尔传感器、电流传感器、温度传感器等接口驱动
功率器件驱动:实现MOSFET、IGBT等功率器件的栅极驱动控制
二、运动控制算法开发(30%)
1.PID控制算法
PID参数整定:设计并优化位置环、速度环、电流环的PID控制器,实现多闭环控制
增量式与位置式PID:根据应用场景选择合适的PID算法形式,优化控制性能
抗积分饱和:实现积分分离、积分限幅等抗积分饱和策略,提升系统稳定性
前馈补偿:设计速度前馈、加速度前馈等补偿策略,提升跟踪性能
2.模型预测控制(MPC)
MPC算法研究:研究并实现模型预测控制(MPC)算法在电机控制中的应用
预测模型建立:建立电机动力学预测模型,实现状态预测和输出预测
滚动优化:设计滚动时域优化策略,在满足约束条件下优化控制性能
约束处理:处理电流约束、电压约束、转矩约束等物理限制条件
实时性优化:优化MPC算法的计算复杂度,确保嵌入式平台实时性要求
3.轨迹规划与插补
轨迹规划算法:设计S曲线加减速、梯形速度曲线等轨迹规划算法
多轴插补:实现多轴联动的线性插补、圆弧插补算法
速度平滑控制:优化速度曲线,减少加加速度突变,提升运动平稳性
4.力矩控制与柔顺控制
力矩闭环控制:实现基于电流环的力矩闭环控制
柔顺控制策略:设计阻抗控制、导纳控制等柔顺控制策略,实现人机安全交互
力位混合控制:开发力控与位置控制的混合控制算法
三、通信接口开发(15%)
1.现场总线通信
CAN总线通信:熟练使用CAN总线,实现CANopen协议栈,支持PDO、SDO、NMT等通信对象
EtherCAT通信:开发EtherCAT从站协议栈,实现高速实时数据交换
总线拓扑配置:支持多种总线拓扑结构(星型、树型、总线型),实现多节点组网
通信故障诊断:设计通信故障检测与自恢复机制,提升系统可靠性
2.标准通信协议
UART/RS485:实现串口通信,支持ModbusRTU等工业协议
SPI/I2C:开发片内外设通信接口,对接传感器和存储器件
USB通信:实现USBCDC虚拟串口或USBHID通信,用于调试和参数配置
3.ROS2接口开发
Micro-ROS集成:熟悉ROS2架构,实现Micro-ROS在嵌入式平台的移植与集成
DDS通信:开发基于DDS的实时通信节点,实现与上位机和其他模块的数据交互
话题发布与订阅:设计ROS2话题(Topic)、服务(Service)、动作(Action)接口
实时性保证:优化ROS2通信的实时性,满足运动控制的严格时序要求
四、嵌入式系统开发(5%)
1.底层驱动开发
MCU外设驱动:开发定时器、PWM、ADC、DMA、GPIO等外设驱动
RTOS任务管理:基于FreeRTOS或其他RTOS,设计多任务架构,管理电机控制、通信、故障诊断等任务
中断与实时性:优化中断响应时间,确保控制周期的实时性和确定性
2.软件架构设计
模块化设计:设计清晰的软件架构,实现驱动层、应用层、通信层的模块化
状态机管理:设计电机控制状态机,管理启动、运行、故障、急停等状态
代码规范与可维护性:遵循MISRAC等编码规范,编写高质量、可维护的代码
3.调试与优化
性能优化:优化算法执行效率,降低CPU占用率,提升控制周期
低功耗设计:根据应用需求,设计低功耗控制策略
问题定位与分析:使用示波器、逻辑分析仪、仿真器等工具,快速定位问题并解决

任职要求
一、教育背景与工作经验
1.学历要求:硕士及以上学历,自动化、电气工程、电力电子、控制工程、机电一体化、计算机或相关专业
2.工作经验:
5年以上嵌入式软件开发经验,其中至少2年电机控制相关经验
有无刷电机(BLDC/PMSM)驱动开发经验,主导过至少1个完整的电机控制项目
有灵巧手、机械臂、关节模组等机器人电机控制经验者优先
二、核心技术能力
1.电机控制专业知识(核心要求)
电机理论基础:
深入理解无刷直流电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)的工作原理、数学模型和控制理论
熟悉空心杯电机的结构特点、工作原理和控制方法
掌握电机电磁场理论、坐标变换(Clarke、Park)、空间矢量调制(SVPWM)等核心知识
FOC算法精通:
精通FOC算法:深度掌握磁场定向控制(FOC)的原理和实现,包括电流环、速度环、位置环的设计
熟悉SVPWM、SPWM等PWM调制技术
掌握电流采样技术(单电阻采样、双电阻采样、三电阻采样)
了解弱磁控制、MTPA(最大转矩电流比)等高级控制策略
有感与无感控制:
熟悉基于霍尔传感器、编码器的有感控制方案
了解基于反电动势、高频注入的无感控制方案
2.运动控