Field-Oriented Control的通俗理解

磁場(chǎng)定向控制，也稱矢量變頻。目前無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）和永磁同步電機(jī)（PMSM）高效控制的最佳選擇。

優(yōu)點(diǎn)：精確地控制磁場(chǎng)大小與方向，使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)、噪聲小、效率高，并且具有高速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

原理：為了得到電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電流大小等信息作為反饋，首先需要采集電機(jī)相電流，對(duì)其進(jìn)行一系列的數(shù)學(xué)變換和估算算法后得到解耦了的易用控制的反饋量。然后，根據(jù)反饋量與目標(biāo)值的誤差進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，最終輸出3相正弦波驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

分類：
① 有傳感器FOC
有傳感器的電機(jī)可以可以通過(guò)傳感器反饋電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息，所以控制中可不需使用位置估算算法，但通常對(duì)控制性能要求較高。
② 無(wú)傳感器FOC
控制中需要通過(guò)采集電機(jī)相電流，使用位置估算算法來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)子位置。雖然控制難度大但卻可以避免傳感器故障的風(fēng)險(xiǎn)，并節(jié)約傳感器成本，同時(shí)簡(jiǎn)化了電機(jī)與驅(qū)動(dòng)板間的布線。目前，無(wú)感FOC多應(yīng)用在風(fēng)機(jī)類的場(chǎng)合中。

算法：
① 無(wú)傳感器位置估算算法
② 轉(zhuǎn)子定位算法
③ 最大轉(zhuǎn)矩、最大電壓提速算法
④ 順風(fēng)啟動(dòng)算法
⑤ 逆風(fēng)啟動(dòng)算法
⑥ 恒功率算法
⑦ 缺相檢測(cè)算法

進(jìn)一步理解FOC算法

FOC采用數(shù)學(xué)方法實(shí)現(xiàn)三相馬達(dá)的力矩與勵(lì)磁的解耦控制。

通過(guò)將電機(jī)的控制電流矢量分解為勵(lì)磁電流Id 和交軸電流Iq ，勵(lì)磁電流主要是產(chǎn)生勵(lì)磁，控制的是磁場(chǎng)的強(qiáng)度，而交軸電流是用來(lái)控制力矩，所以在實(shí)際使用過(guò)程中，我們常令I(lǐng)d=0。

FOC算法優(yōu)點(diǎn)

① 負(fù)載變化時(shí)速度響應(yīng)快且準(zhǔn)確
② 電機(jī)瞬時(shí)效率高
③ 可實(shí)現(xiàn)位置控制

FOC調(diào)試方法（以有傳感器FOC為例）

先調(diào)試內(nèi)環(huán)再調(diào)試外環(huán)：
① 首先調(diào)試ADC和編碼器，看是否可以得到正確的采樣電流和編碼器數(shù)值；
② 調(diào)試FOC中的 SVPWM 環(huán)節(jié)，人為給定Uα和Uβ，觀察電機(jī)是否運(yùn)行，確保SVPWM沒(méi)問(wèn)題；
③ 人為給定id,iq參考值，通過(guò)實(shí)時(shí)采樣電流，調(diào)節(jié)電流環(huán)的PID，調(diào)節(jié)的目標(biāo)是啟動(dòng)響應(yīng)速度足夠快，平衡運(yùn)行波動(dòng)足夠小，通過(guò)DAC輸出實(shí)時(shí)的采樣電流來(lái)進(jìn)行觀測(cè)調(diào)試；
④ 人為給定速度，調(diào)試速度環(huán)PID，輸出iq ，調(diào)節(jié)的目標(biāo)是根據(jù)在足夠?qū)挼乃俣确秶鷥?nèi)平穩(wěn)啟動(dòng)和運(yùn)行?？梢圆捎脤＜襊ID算法；
⑤ 位置環(huán)調(diào)節(jié)，輸出為速度，調(diào)節(jié)目標(biāo)為從一個(gè)位置快速的到達(dá)另一個(gè)位置來(lái)回跑，停止靜差足夠小，速度增減足夠快，即瞬時(shí)速度大且需要合理的根據(jù)位置路徑的長(zhǎng)度規(guī)劃一個(gè)速度曲線。
注意：如果要達(dá)到較高的速度精度，可能需要針對(duì)不同的速度值設(shè)置不同的速度PID參數(shù)，且需要進(jìn)一步實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)觀測(cè)器、PLL及速度PID參數(shù)。

FOC與DTC區(qū)別

FOC要求嚴(yán)格的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向，對(duì)于BLDC電機(jī)而言轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向始終與轉(zhuǎn)子位置一致，因此其控制輸入需要準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置信號(hào)。
DTC（直接轉(zhuǎn)矩控制）基于定子磁場(chǎng)定向，定子磁場(chǎng)是依據(jù)電壓積分估算獲得，這個(gè)過(guò)程與轉(zhuǎn)子位置無(wú)關(guān)，其控制過(guò)程中用到的量也都是靜止坐標(biāo)系下的量，因此DTC較FOC控制簡(jiǎn)單，無(wú)需求解三角函數(shù)、坐標(biāo)變換，如需用DTC進(jìn)行速度閉環(huán)則需要測(cè)量電機(jī)的速度，仍不需要準(zhǔn)確的絕對(duì)位置。
總結(jié)：
硬件方面DTC相比于FOC少了位置傳感器。（目前很多改進(jìn)的DTC算法也需要用到電機(jī)的絕對(duì)位置）
電機(jī)控制方面，DTC與FOC控制，最后均需要基于PID調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制。