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简化电流控制创造*FOC效能

直流马达控制很简单，因为其所有受控的量都是稳定状态的直流电(DC)值，而且电流相位/角度受机械换向器的控制；但在PMSM领域中，要如何才能实现磁场定向控制技术？

二、DC值/角度控制

首先，须知道转子的位置，其常常与A相有关。我们可使用位置感测器(如解析器)或相对位置感测器(如编码器)，并处理所谓的「对齐」。对齐过程中， 将转子与A相轴线对齐，如此一来A相轴线与直轴(励磁分量所在轴)就对齐。在这种状态中，转子位置设为0；亦即，构建静态电压向量，令所需的电压在d轴， 位置设为0，这导致定子磁场吸引转子，并将直轴与A相轴线对齐。三相量可通过Clarke变换转换成等效的二相量。接着，再透过Park变换将两相静止参 照系中的量转换成两相旋转坐标系中的直流量，这期间要用到转子位置。

转子的电气位置是转子的机械位置再乘以极对数pp。经过一系列控制之后，设计人员应当在马达端子上生成三相交流电压，因此所需/生成电压的直流值应当通过反Park/Clarke变换进行转换。

三、幅值控制

所有变数现在都是直流值，可以轻松控制，但是要如何控制它们的幅值呢？对于幅值控制，建议使用级联结构的PI控制器，且可以像直流马达那样控制许多状态量，如相电流(扭矩环)、转速和位置。

四、FOC步骤

首先，须测量马达的相电流，并使用Clarke变换将它们转换为两相系统，及计算转子位置角；接着，再使用Park变换将定子电流转换为d、q坐标系统 上；此时，定子电流扭矩(isq)分量和磁通量(isd)生成分量由控制器单独控制；zui后，透过逆向Park变换，输出定子电压空间向量从d、q坐标系转 换回两相静止坐标系，并使用空间向量调制，生成三相输出电压。

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无论是线性的还是铰接式的机器人架构配置，大部分应用都要求高精度的机械臂运动。因此，马达控制策略采用位置控制环路，其中实际位置由位置感测器捕获， 通常增量编码器或编码器的解析度都非常高。机器人系统的自由度(DOF)，即移动关节数与所使用的马达数是相等的，因此DOF的值越高，每个马达的位 移精准度要求就越高，因为每个马达产生的位置误差是相乘的。11M主板 A16B-1010-0321在这些应用中，需要具有数以百万计脉冲的编码器。与焊接或铣削数控机床相比，冲孔或钻孔数控机 床的dao具夹的位置控制要求较低，因为焊接或铣削数控机床的关节运动必须精确地同步进行，才能保持所需的运动轨迹。

以铣削数控机床的例子 而言，机床控制结构的顶层是数控机床主控制器，通常须要使用多内核的MCU，它必须执行的任务和服务，包括人机介面/显示器应当能够输入、显示并编辑整个 数控程式；系统管理器监控并指挥其他MCU，处理系统异常情况和中断讯号，存储数控控制程式、dao具校准和dao具补偿参数，以及不同用户的补偿和其他设置；以 及运动轴控制处理器解析数控程式并计算位置指令，将这些指令内插到各种坐标系统，并将消息发送给的马达控制器。

从周边设备要求来看，MCU应当能够处理各种工业通讯协议，包含大容量的片内记忆体且无需特定的马达控制外设模组。

马达控制层的需求与上层不同。使用单颗MCU可能不会满足每种情况下的需求，因此需要一颗额外监控安全的MCU。除通讯外，主MCU执行马达控制演算法并处理特定驱动器的故障状态。

马达控制演算法包括位置/速度/电流(扭矩)控制环路的计算。片上非易失性记忆体的*大小在数十KB范围内，且MCU必需有的马达控制周边模组，包括六通道的PWM产生计时器、快速精确的模数转换器以及处理编码器讯号的介面。

有时，数控机床的主控制器和马达控制MCU之间的通讯透过光纤汇流排来实现，以确保恶劣、嘈杂环境下位置资讯能够准确传递。马达控制MCU底层为功率模 组，每个模组驱动一个马达。这些还不包括具体的MCU逻辑，但能够配备一个智慧的绝缘闸双极性电晶体(IGBT)或功率金属氧化物半导体场效电晶体 (MOSFET)驱动器，它可以进行故障保护和诊断功能。功率模组测量控制演算法中所用的回馈讯号(相电流、电压)，并通过快速通讯介面传送给马达控制 MCU。

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