必学的BLDC电机控制算法——FOC简述

U(t)U(t)  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=2πfw=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。
FOC算法的优点有：

1、当负载变化时，速度响应快而且精确；
2、电机的瞬时效率高；
3、能实现位置控制；

FOC和PID调节的方式参考了
https://bbs.elecfans.com/jishu_546001_1_1.html


主要为先调试内环之后调试外环；
1、首先应该调试ADC和编码器，看是否可以得到正确的采样电流和编码器数值；
2、调试FOC算法中的SVPWM环节，认为的给定UαUα 和UβUβ 两个值，看电机是否运行，确保SVPWM没问题
3、 人为给定id,iqid,iq 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idid 为0，所以只给定iqiq 的值）。
4、人为给定速度，调试速度环PID，输出iqiq ，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。可以采用专家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，可能需要针对不同的速度值设置不同的速度PID参数，且需要进一步实时的调节观测器、PLL及速度PID参数。


其他的一些知识总结：
FOC与DTC控制区别
（参考知乎一位大神的）：
来源：https://www.zhihu.com/question/265079828/answer/291686684
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，在这个过程中跟转子位置没有关系，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，如果需要用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算法需要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。

市场上电调分类
1、FOC电调：矢量控制，效率高，转矩脉动小，电机噪音小，减速制动快
2、普通电调：六步换向控制，方波驱动
STM32有BLDC开发套件

BLDC电机控制算法：
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；

电机方面的知识：
1、根据《无刷电机控制系统》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），这是为了防止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。同系列同外形尺寸的无刷电机，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；

自己的一些经验：
1、计算角度信息一定要用电角度，而不能直接计算
2、电机的最高转速与电流和编码器采样频率也有一定关系；

本文转自网络，作者：Jason Charles Bourne