最近做完了一个直流无刷电机的电机调速项目，查阅了各种大神所写的博客和论文，在这里我只做一下小小的总结：（PS最近有遇到相关课题，发现以前的描述并不完整，因此又补充了一些。）
FOC（FiledOriented Control）是采用数学方法实现三相马达的力矩与励磁的解耦控制。
主要是对电机的控制电流进行矢量分解，变成励磁电流I d IdId 和交轴电流I q IqIq ，励磁电流主要是产生励磁，控制的是磁场的强度，而交轴电流是用来控制力矩，所以在实际使用的过程中，我们常令I d = 0 Id=0Id=0 。之后我将详细的介绍一下这个算法的数学原理和一些自己的理解。
所需硬件：两个ADC，一个光电或磁编码器，主控，依据电压等级的不同有mosfet或者IGBT或者SiC功率模块组成的三个半桥
FOC算法在本质上就是一些线性代数中的矩阵变换，我在这里讲述的是有传感器的FOC算法，转子的位置信息是通过绝对式磁编码器反馈的，直接是数字量。
两项电流信息，由于基尔霍夫电流定律，同一个节点流入电流值与流出电流相等，我们大家可以计算出
第二步：通过Clark变换，将三相定子坐标系（三个轴互为120°****
这个过程有点类似于力的矢量分解，把三相映射到两相的坐标轴之上，如下图所示。
因为我们主要控制的是转子的旋转，所以要通过Park变换将两相定子坐标系变换到两相转子坐标系（
该位置信息便是由磁编码器返回的绝对角度信息，（其实也可以用增量式编码器，我感觉应该只是在电机位置校准的时候需要定义零点，其他的应该一样，我暂时还没有做过，属于猜想的，当然有的还能够最终靠无位置的控制方式，通过三相采样电流值计算转子位置信息，还有必须要格外注意的是得到的是角度信息，我们应该将其转化为电角度信息， 电 角 度 = 角 度 ∗ 磁 极 对 数 电角度=角度*磁极对数电角度=角度∗磁极对数）,其中
当励磁电流分量为0时，磁通完全由永磁体提供。电机所有的电流全部用来产生电磁转矩，只用控制
就可以控制电机转矩，就实现了电机的静态解耦。（其实这里很好理解，根据左手定则，F=BIL，这个公式中L是电机的固有参数，B磁通由两部分所组成，一是由永磁体提供，二是由电流变化产生磁场；所以如果我们要实现给定的力距，需要控制单一变量：电流，则需要让B保持恒定，也就是使
这里必须要格外注意有一个前提调节，那就是你已经基本调通了SVPWM波，电机可以正在旋转了，FOC控制算法主要是电机的稳定性控制，而不是电机本体的驱动。
( 参 考 电 流 值 ） ，通过与实时采样电流比较，调节电流环PID，调节的目标是启动响应速度足够快，平稳运动波动足够小，通过DAC输出实时采样电流来进行调试；
SVPWM是磁场定向控制中常用的PWM波调制技术。其全称是空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation）是由三相功率逆变器的六个功率开关原件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流波形尽可能接近于理想的正弦波。理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等。
，且相互之间相位差为120°，假设U m 为相电压的有效值，f为电源频率，则有：
是一个旋转的空间矢量，幅值不变，为相电压的峰值，且以角频率w=2πf按逆时针方向旋转，其在三相坐标轴上的投影就是对应的三相正弦量。
其实SVPWM算法的原理我也搞得有点懵，不过应用上倒是相对简单，可以把SVPWM算法想象成一个字典，根据
1、首先应该调试ADC和编码器，看是不是能够得到正确的采样电流和编码器数值；
参考值，通过实时采样电流，调节电流环的PID，调节的目标是启动响应速度足够快，平衡运行波动足够小，通过DAC输出实时的采样电流来进行观测调试（这里我直接在算法中让
，调节的目标是根据在足够宽的速度范围内平稳启动和运行。能够使用专家PID算法；
5、位置环调节，输出为速度，调节目标，从一个位置快速的到达另一个位置来回跑，停止静差足够小，速度增减足够快，即瞬时速度大且需要合理的根据位置路径的长度规划一个速度曲线。
注意：如果要达到较高的速度精度，在大多数情况下要针对不一样的速度值设置不一样的速度PID参数，且要进一步实时的调节观测器、PLL及速度PID参数。
FOC（电机矢量控制）要求严格的转子磁场定向，对于BLDC电机而言转子磁场方向始终与转子位置一致，因此其控制输入需要准确的转子绝对位置信号
DTC（直接转矩控制）实际上与基于定子磁场定向，而定子磁场则是依据电压积分估算获得，在这样的一个过程中跟转子位置没关系，其控制过程中用到的量也都是静止坐标系下的量，因此DTC控制相比于FOC控制要简单很多，完全不需要求解三角函数、坐标变换，若需要用DTC进行速度闭环则需要测量电机的速度，但是依然不需要准确的绝对位置。
总结下来，从硬件的角度DTC相比于FOC可以省略一个位置传感器！当然，现在有很多改进的DTC算法要使用到电机的绝对位置。
但是在电机控制中，无论是DTC控制还是FOC控制，最后倒要基于PID调节实现稳定控制。
PID控制，专家PID控制，模糊PID控制，神经PID控制，基于遗传算法整定的PID控制，鲁棒控制，滑膜控制等；
1、根据《无刷电机控制管理系统》中所讲述：目前国内外对无刷直流电机的定义一般有两种：一种定义认为只有梯形波/方波无刷直流电机才可以称为无刷直流电机，而正弦波无刷电机则被称为永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）；另一种定义认为梯形波/方波无刷电机和正弦波无刷电机都是直流无刷电机。
2、直流电机的调速是用直流电压来控制，电压越高，转的越快，不过单片机并不能输出可调的直流电压，于是只好变通采用PWM的方式来控制电机的输入电压。PWM占空比越高，等效电压就越高，当然单片机给出的PWM波形只是控制信号，而且最高电压只有5V，其能量并不足以驱动无刷直流电机，所以必须要再接一个功率管来驱动电机，功率管可以是MOSFET（场效应管），也可以是IGBT（绝缘栅双极晶体管）。
3、一般而言，电机的绕组数量都和永磁极的数量是不一致的（比如用9绕组6极，而不是6绕组6极），这是为避免定子的磁极与转子的磁钢相互吸引对其，产生类似于步进电机的效果，此种情况下转矩会产生很大的波动。
4、外转子无刷直流电机比内转子电机要慢，但是力矩更大，例如四旋翼等可以不通过减速器直接驱动螺旋桨旋转。
5、无刷直流电机KV值定义为：转速/V，意思是输入电压每增加1V，BLDC电机空转转速增加的转速值。同系列同外观尺寸的无刷电机，根据绕线匝数的多少，会表现出不同的KV特性。绕线匝数多的，KV低，最高输出电流小，扭力大；绕线匝数少的，KV高，最高输出电流大，扭力小；
一、异步电机DTC控制 1.1控制思想 在电动机实际运行中，保持定子磁链幅值为额定值，以便充分的利用电动机铁心；转子磁链幅值由负载决定。通过控制定子磁链与转子磁链之间的夹角即转矩角能控制电动机的转矩。在直接转矩控制中，其基本操控方法是通过选择电压空间矢量来控制定子磁链的旋转速度，控制定子磁链走走停停，以改变定子磁链的平均旋转速度的大小，从而改变转矩角的大小，以达到控制电动机转矩的目的。 直接转矩控制采用两个滞环比较控制器，分别比较定子给定磁链和实际磁链、给定转矩和实际转矩的差值，然后，根据这两个差值查询逆变器电压矢量开关表得到要加在异步电动机上的恰当的电压开关矢量，最后通过PWM逆变器来实现对异步电动机的控制。整个控制系
2008年9月9日 ，意法半导体扩大32位STM32微控制器（MCU）支持的电机矢量控制函数库，新增了支持单旁路无传感器控制、内部永磁（IPM）电机控制和永磁同步（PMSM）电机弱磁控制的算法。目前市场上大约已有40种电机控制应用采用了意法半导体的基于Cortex-M3的STM32微控制器。 新增的控制函数功能被补充到STM32电机控制函数库2.0版内，在新一代电器、工业驱动器、电泵、加热通风空调（HVAC）系统、自动售货机、收款机和电动汽机车等应用领域，新算法将有利于加快产品上市时间，降低材料成本，优化电机选型，冲破运行限制。 同时，意
1 引言 现场总线技术的发展使得控制管理系统在由封闭走向开放的进程中迈进了一大步。以现场总线为基础的开放式控制系统开始步入封闭的DCS系统，成为过程控制的发展趋势。FF（基金会现场总线）现场总线是一种全数字、串行、双向通信网络，同时也是一种专门针对过程自动化领域的应用而设计的现场总线，所以其在设计之初就最大限度地考虑了过程自动化领域的一些特点，比如总线、供电、本质安全，以及较高的实时性要求等。我国在FF总线技术探讨研究以及符合FF协议的现场设备产品研究开发方面己经取得了长足的进步，如中科院沈阳自动化研究所研制出了各种基金会现场总线产品，例如压力变送器、温度变送器，以及主机接口卡和通信栈软件等。在DCS时代，先进控制已被证明可以为企业获
float T, Kp, Ti, Td; //const float A, B, C; void calcConst() { A = Kp * (1 + T / Ti + Td / T); B = -Kp * (1 + 2 * Td / T); C = Kp * Td / T; } float PID(float rt, float yt) { static float e1 = 0.0f, e0 = 0.0f, uk_pre; float e2, deltaUk; e2 = rt - yt; deltaUk = A * e2 + B * e1 + C * e0; e0 = e1;
在某些类别的电机驱动应用中，用户对不可预测、不均匀或不规则的电机行为基本上没有容忍度或就没有容忍度。虽然这当然不能适用于所有电机驱动的产品——例如电动牙刷或电池供电的玩具，但它们始终重视材料清单 (BoM) 成本，并且几乎总是会接受少量不稳定的电机行为作为最小化电机成本的合理权衡——其他电机驱动应用需要更高水平的操作。 电动工具是一种产品类型的例子，其中可靠和可预测的电机性能是绝对必要的特征。考虑一下电动锯用户在启动时向后跳或产生向前“打嗝”运动的潜在伤害和/或不安 - 特别是如果他们刚刚在切割中间停止了工具。同样，市场将很快拒绝在每次使用期间以不同扭矩和/或加速度启动的电钻或类似电动工具。 这种对性能至关重要的电机系
控制的位置传感器选择 /
可靠性和实时性是对控制管理系统的基础要求,最初的电机控制都是采用分立元件的模拟电路。随着电子技术的进步,以脉宽调制(PWM)为基础的变频调速技术已大范围的应用于电机控制中。在数字化趋势广泛流行的今天,集成电路甚至电机控制专用集成电路已大量应用在电机控制中。特别是最近几年兴起一种全新的设计思想,即基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件实现技术。该技术能应用于基于矢量控制的异步电机变频调速系统中。FPGA本身是标准的单元阵列,没有一般的IC所具有的功能,但用户都能够根据自己的需要,通过专门的布局布线工具对其内部进行编程,在最短的时间内设计出自己的专用集成电路,从而大大地提高了产品的竞争力。由于FPGA以纯硬件的方式来进行并行处理,而且不占用
引言 近年来，随微电子技术、电力电子技术、现代控制技术、材料技术的迅速发展以及电机制造工艺水平的慢慢地提高，交流永磁同步电机以其体积小、结构相对比较简单等特点在工农业、日常生活以及许多高科技中迅速得到了广泛的应用。因此，研究设计高精度、高性能的永磁同步电机成为现代电伺服驱动系统的一个发展的新趋势。 伺服驱动器按照功能特征可分为功率板和控制板两个独立的模块，本文在分析交流永磁同步电机控制性能的基础上分别对控制单元和功率驱动单元进行了具体的设计。控制单元作为伺服系统的核心，要求有较高的性能，为此，论文采用意法半导体推出的STM32作为控制核心芯片。它是基于ARM先进架构的Cortex-M3为内核的32位微处理器，主频可高达72 MHz。强大
1. 引言 Cypress在2013年推出了可编程片上系统PSoC(Programmable System on Chip)家族的最新产品PSoC4,采用ARM Cortex-M0作为处理核心。PSoC4完全继承了PSoC芯片家族本身的高度可编程的灵活性，并融合了Cortex-M0高性价比的处理器核架构，使得PSoC4系列产品成为一个具有高度可扩展性的处理器平台，在性价比、功耗等方面优势显着。更值得一提的是，PSoC4针对电机控制提供了完整和极具特色的片内资源，因此工程师在PSoC4上开发电机控制管理系统时将更加直观与快捷。 PSoC4产品系列目前推出的是CY8C4100和CY8C4200两个入门级产品系列。本文即以CY8C4200为
控制系统的设计与实现 /
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