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1.电机（三）——永磁同步电机矢量控制（FOC)
2.干货|开源MIT Min cheetah机械狗设计(十二)电机控制器FOC算法剖析
3.FOC驱动板学习笔记（一）——DRV8301
4.FOC控制库MCSDK5.4.4梳理(1)——SVPWM
5.永磁同步电机控制&FOC驱动
6.峰岹FOC电机控制算法的电电机框架以及原理

电机（三）——永磁同步电机矢量控制（FOC)

       永磁同步电机的矢量控制技术（FOC）详解

       矢量控制，这一开创性的机源教程理念在年由西门子公司F.Blaschke提出，其核心在于借鉴直流电机的控制磁场定向策略，通过对定子电流进行分解，视频将电流分解为励磁和转矩两个关键组成部分，电电机从而实现电机的机源教程作业部落源码精准速度与转矩控制。这项技术要求精密设备与高级补偿算法的控制结合，其基础理论涵盖了左手定则、视频右手定则以及安培定则，电电机还有脉宽调制（PWM）技术的机源教程运用。

       FOC控制的控制精髓体现在矢量控制框图中，流程包括电流的视频测量、信号转换、电电机误差计算和电压矢量生成。机源教程其中，控制电流采样至关重要，常见的方法有电阻、霍尔传感器和电流互感器，双电阻采样因其成本效益高而被广泛应用。通过相电流的采样电阻，我们可以推算出第三相电流，而在电路设计中，抗共模和差模干扰的能力优化是至关重要的，以确保信号的准确传递。

       坐标变换，尤其是CLARK和PARK变换，是保持绕组磁动势恒定的关键环节，它们负责在不同坐标系之间进行转换。SVPWM（空间电压向量PWM）则在此基础上进一步优化，通过生成三相正弦波电流，以追踪理想的磁链，从而提升电压利用率和电机性能，相比传统SPWM方法更为高效。

       在矢量控制中，六个安全开关状态对应八种组合，其中和代表零矢量，其余为有效矢量。这些矢量在电压空间中划分出六个扇形区域，通过巧妙的合成，创造出连续的正弦波形。在变频电机驱动中，jmockit源码实时计算矢量方向变化（例如每毫秒0.1ms），利用SVPWM合成空间电压矢量，通过基本矢量和零矢量的比例决定它们的激活时间。逆变电路中，六个开关管控制着这8种组合，每个扇区内通过选择相邻矢量进行合成，形成平滑的电压空间向量脉宽调制。

       在SVPWM算法中，关键在于控制矢量幅值不超过正六边形的边界，避免过调制引起的失真。理想的不失真最大正弦相电压幅值等于内切圆半径，SVPWM因此具有更高的利用率。当矢量处于内切圆和外接圆之间，可能需要调整矢量作用时间以防止失真。接下来的步骤是计算矢量切换时间，通过七段式开关顺序表和切换时间中间量，制定详细的各扇区切换时间表，包括基本矢量Ta、Tb和Tc的占空比转换，确保控制的精确和稳定。

       总结来说，永磁同步电机的矢量控制技术（FOC）通过精确的电流控制和高效的矢量合成，为电机性能的提升提供了强大支持，同时对电路设计和算法优化提出了极高的要求。

干货|开源MIT Min cheetah机械狗设计(十二)电机控制器FOC算法剖析

       电机控制器FOC算法详解

       在开源MIT Min cheetah机械狗设计系列的第十二部分，我们将深入探讨电机控制器的固件源码。核心部分包括四个关键环节：

编码器数据处理：滤波和偏差消除，确保编码器数据的准确性和稳定性。

FOC算法：焦点（FOC）算法用于精确控制电机，通过Park和Clark变换，结合PID控制，实现高效、精确的电机驱动。

PID控制算法：基于位置和速度指令，进行实时电流调整。

系统通信：电机控制器接收和上传状态，与SPIne固件通过特定命令和反馈进行交互。

       电机控制涉及逆变器、无刷电机、磁编码器等组件，shellinabox源码核心算法通过将期望速度和转矩转换成电机能理解的控制信号，确保机械狗按照预期运行。

       编码器校准涉及相序判断和零位对齐，通过校正消除误差，确保位置信息的精确。编码器值误差消除则是通过滤波和线性化，将机械误差转换为可管理的电气误差。

       FOC算法部分，包括两相电流采样、DQ0变换、反变换，以及PID控制器的应用，保证了电机在各种条件下的稳定性能。整个控制流程在定时器驱动下运行，体现出了精细的算法设计与调试的重要性。

       后续章节将转向UPboard运动算法程序的解析，这个部分包含动力学模型、步态规划等复杂内容，将逐步揭示机械狗动力系统背后的精密构造。

FOC驱动板学习笔记（一）——DRV

       深入解析FOC驱动板的核心组件——DRV学习笔记（一）

       在打造高性能无刷电机驱动板时，DRV无疑是一个值得信赖的选择。这款芯片提供了强大的供电方案，包括PVDDV的主电源和VCC3.3V、5V转3.3V的LDO，满足了各种工作环境的需求。其亮点在于支持3.3V/5V接口，适应宽广的输入范围6-V，具备1.5A的输出能力，并集成了一流的buck电源，简化了设计过程。

       关键的接口引脚中，降压转换器的缺失是DRV与DRV的主要区别；RT_CLK，即外部时钟接口，需要配合KΩ电阻进行稳定；COMP是环路补偿，确保了电路的稳定性和精度；VSENSE用于电压检测，帮助实时监控工作状态；PWRGD和nOCTW分别是热保护和过流/过温警告，确保系统的安全；nFAULT则提供了故障报告，便于故障排查。

       使用时，部分信号可以通过硬件SPI进行编程，linuxrc源码但需注意死区时间的设定。虽然DC_CAL和其他详细信息未在此概述，但推荐参考故障排查图以获取更全面的信息。当AL信号高时，设备会自动进行保护，通过外部MCU进行直流偏置校准。DRV内置两个高性能电流放大器，用于精确电流测量，通过DC_CAL或SPI进行校准，可减小偏置和漂移，支持4种可编程增益设置，输出3V偏置支持双向检测，REF电压为输出的一半。

       GVDD是内部门驱动电压调节器，与地相连。CP1/2则是电荷泵供电，推荐使用nF陶瓷电容。EN_GATE负责驱动和放大器的开启，需注意GVDD的过压处理。INH/L_A/B/C六路输入PWM与STMfVET6的TIM1/8相连，DVDD是内部3.3V供电，用于REF设置电流放大器偏置。电流放大器的输出SO1/2接Ω电阻，AVDD提供6V模拟供电，而AGND则是模拟地引脚。PVDD1则为驱动、放大器和SPI通信提供电源，独立供电且PVDD2接地。

       驱动MOS管部分，电路设计需谨慎，例如BST自举电容需选择耐压等级合适的，NMOS应选型VDS1.5~2倍于PVDD，强调ID电流大和RDS(ON)电阻小。SPI供电需与MCU电源保持一致，内部高侧MOSFET连接至buck电源。D1推荐使用肖特基或快回复二极管，耐压至少1.5-2倍PVDD，C建议使用MLCC电容，L1则是屏蔽电感。BST_BK的fulao源码buck自举电容同样需要注意耐压，PVDD2供电部分则采用0.1uF和4.7uF滤波，耐压需大于1.5倍PVDD。EN_BUCK的使能控制在1.2V以下时禁用，而SS_TR的软启动和跟踪功能则需连接外部电容。最后，所有地线连接到GND，并确保与PCB底部的热散设计紧密相连。遗憾的是，DRV的原理图并未提供，但通过上述关键信息，你已经对它的工作原理有了更深入的理解。

FOC控制库MCSDK5.4.4梳理(1)——SVPWM

       本文将深入探讨FOC控制库MCSDK5.4.4中的关键步骤——SVPWM，即空间矢量脉宽调制。从理论到代码实践，我们将逐步揭示如何通过PWMC_SetPhaseVoltage函数将目标电压Uout转化为实际的PWM占空比。虽然网络上多是SVPWM原理的理论讲解，但实际代码应用的讲解并不多见。本文将结合实际代码，结合个人理解，帮助你理解SVPWM算法的工作原理。

       空间矢量合成与区域划分

       如图所示，UVW三相电压以红色、绿色和蓝色表示，合成矢量为黑色。电机的三相电压在空间上相隔度。通过建立αOβ坐标系，可以解析三相电流的关系，进而推导出电压分解的表达式，得出相电压与母线电压的关系。

       六个扇区划分与PWM计算

       将电压分解为六个扇区，每个区域对应不同的PWM占空比计算。例如，当wY和wZ为负值时，目标矢量位于扇区5。通过计算空间矢量作用时间，理解SVPWM波形的7段式结构，如第6扇区的0-4-5-7-5-4-0模式。

       合成不失真条件

       为了保证不失真，合成的电压不能超过2*Udc/3与Udc/sqrt(3)之间的限制。当合成电压达到最大值时，需要确保Uref等于Udc/sqrt(3)，这是SVPWM算法设计的关键点。

       代码实现与总结

       通过上述分析，我们可以理解SVPWM的完整过程，从理论到实际代码的转换。FOC库中的定时器中心对齐模式对计算占空比至关重要。理解算法背后的原理，不仅限于使用，还能帮助我们灵活地解决产品问题。希望本文能对研究SVPWM原理的读者有所帮助。进一步的代码研究可参考链接：FOC5.4源代码

永磁同步电机控制&FOC驱动

       本文首先对永磁同步电机（PMSM）进行了数学建模，基于磁场定向控制方法建立了磁链方程、电压方程和力矩方程。磁链方程通过分析磁通密度、磁链、电感等基本物理量，描述了电机的输出特性。电压方程结合法拉第电磁感应定律，阐述了定子线圈中感应电势的形成过程。力矩方程则从能量守恒角度出发，推导出电机工作原理的关键参数。

       在磁链方程部分，文章解释了磁通密度B矢量、磁链φ的计算方法，以及磁链与导电线圈匝数N的关联。通过分析磁链与电流、磁场强度H的关系，文章进一步阐述了电机的磁链方程。电压方程中，法拉第电磁感应定律被用于描述线圈在磁场中的感应电势，通过分析线圈电流变化引起的磁链变化，推导出电压方程。力矩方程则从电机转换能量的角度出发，通过计算有功功率和电磁转矩的关系，揭示了电机的力矩特性。

       文章接下来介绍了磁场定向控制（FOC）算法的实现过程。FOC方法将电机控制问题从三相坐标系转换到静止dq坐标系和旋转坐标系，通过控制定子磁场定向来实现对电机转子的精确控制。在dq坐标系下，文章详细分析了磁链方程、电压方程和力矩方程的转换与应用，以及电流控制策略的优化方法，如MTPA和电流极限圆控制策略。

       为了验证FOC算法的有效性，文章使用MATLAB进行仿真，展示了FOC驱动PMSM模型在速度环和电流环中的参数调节，并通过输出转速和力矩的阶跃响应，验证了算法的正确性和稳定性。通过仿真模型的构建，文章进一步验证了FOC驱动在实际应用中的可行性。

       最后，文章介绍了硬件分析与FOC驱动的实现过程。在硬件方面，文章详细描述了KNOB硬件原理图、MO_IN PWM波输出、HO/LO 1/2/3 MOS管控制以及反馈通道霍尔效应磁编码器MT等关键组件。在软件方面，文章基于已有硬件和esp-idf平台，实现FOC驱动组件，并提供了具体代码和项目说明，展示了FOC驱动在实际应用中的详细步骤和难点解决策略。

       综上所述，本文从数学建模、FOC算法实现、硬件分析与驱动实现等角度，系统地介绍了永磁同步电机控制与FOC驱动的关键原理与实践过程，为读者提供了深入了解和实践应用的全面指南。

峰岹FOC电机控制算法的框架以及原理

       记录峰岹FOC电机控制算法框架及原理。

       FOC控制流程介绍

       FOC，即矢量控制，是一种用于变频驱动控制三相直流无刷电机的先进方法。其核心在于将三相静止坐标系下的电机相电流转换至与转子磁极轴线静止的旋转坐标系，通过控制旋转坐标系下的矢量大小和方向实现对电机的精确控制。由于电机定子上的电压、电流、电动势等均为交流量且旋转速度同步，FOC通过坐标变换简化了控制算法，使之能够更加高效地控制电机。

       FOC控制流程包括以下步骤：

       1. 测量电机运行时的三相定子电流，转换为两相电流Iα和Iβ，这些电流信号相互正交且随时间变化。

       2. 将Iα和Iβ通过Park变换转换至旋转坐标系，得到电流Id和Iq，其值在电机稳定运行时为常量。

       3. 设定电流Id参考值以控制电机转子磁通，Iq参考值则决定电机转矩输出大小，通过比较实际值与参考值，PID控制器计算出Vd和Vq，即施加于电机绕组上的电压矢量。

       4. 根据传感器提供的转子位置和电机转速，FOC算法确定下一电压矢量的位置，用于调整电机状态、执行环路切换、提供堵转保护等。

       5. 将Vd和Vq通过Park逆变换转换回两相静止坐标系，产生正交电压值Vα、Vβ，利用SVPWM算法确定电压矢量所在扇区，计算各桥臂开关管的导通时间，并通过三相逆变器输出三相电压。

       坐标变换原理

       FOC通过Clark变换将三相坐标系变换到两相坐标系，简化了计算，便于控制。而Park变换进一步将两相坐标系变换到旋转坐标系，实现对电机的精确控制。

       电机在稳态条件下的运行，定子电流看似常量，磁通矢量静止，允许使用标准控制环路实现对定子电流的控制。

       FOC算法结构与流程

       电机驱动程序运行于中断中，确保实时性要求得到满足。程序结构包括大循环、定时器中断、比较器中断、串口中断等。

       大循环运行电机状态控制和串口数据处理程序。电机状态控制通过状态机管理电机的不同工作状态，包括初始化、预充电、顺逆风检测、启动、运行、停止、错误等。

       串口数据处理程序在接收到一帧数据后进行处理，校验数据并重置通信超时计数器，准备接收下一帧数据。

       定时器1中断管理速度捕获溢出和Hall位置检测，提供转速信息和电机位置更新。

       故障检测与保护机制

       系统通过NTC端电压值监控电机温度，连续检测ms低于设定值视为过温故障。

       故障显示功能用于早期调试，通过闪烁次数区分不同故障码。

       速度闭环控制策略

       在FOC驱动中，采用Id=0，Iq非零的控制策略，Iq控制电机转矩。本项目采用转速闭环控制，内环为电流闭环控制，外环为速度环，系统根据实时速度信息进行闭环控制。

无刷直流FOC中ABZ编码器校准（初始转子角的确定）

       FOC中的电机转子位置角通过编码器推算，编码器读数（如）对应电机电角度（0-2π），通过倍频编码器，获得精确电机转子位置。安装误差会导致电机零位与编码器零位不一致，影响FOC算法的准确性。对于新电机，需测量安装偏差，通过程序补偿确保电机正常运行。

       ABZ编码器电机校准流程：开环拖动电机至A相，清零编码器读数，复位Eqep模块；开环至到位，清零指令，手动转动电机，编码器读数锁存安装偏差，补偿至程序。

       校准代码解读：放开“CalibrateFlag = 1”，程序进入校准流程，避免执行其他流程；手转电机至零位，编码器读数锁存至CalibrateAngle，补偿至程序。

       FOC控制方案包含两路无刷、一路有刷、一路PWM舵机控制，电角度差自学习，支持多种控制模式，如力位混合控制、PWM泄放电阻、双路定时器硬件刹车等。该方案支持USB、CAN、UART等通信接口，包含完整的源代码和硬件组件。

       方案包括双路霍尔FOC、双路无感FOC、双路增量式ABZ编码器FOC等源码，以及硬件类组件，如主控板、驱动板、电源板、有刷电机驱动板、舵机降压板和磁编码器板等。提供一对一代码答疑、远程调试协助、经验分享和非公开资料分享等指导服务。

       增值项包括APP远程4G调试和控制电机方案、基于CAN的多电机控制方案以及拉群学习讨论，共享资料。