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FOC算法的Pipeline 我们先来看一下FOC控制的整个流程图景：
稍微解释一下，这幅图是以电流闭环控制为例的，也就是让电机始终产生一个恒定的力矩（也就是恒定的电流，因为力矩和电流成正比）。 可以看到控制器的输入是最左边的
和
，两个变量经过PID控制器进行反馈调节，其中还涉及到几个变换模块，有Park变换和Clark变换；最后通过前面提到的SVPWM模块作用到三相逆变器上进而控制电机；而PID控制器的反馈量，是对电机输出电流的采样值。 上面的过程不好理解没关系，先概括一下，FOC控制的整个过程是这样的： - 对电机三相电流进行采样得到
- 将
经过Clark变换得到
- 将
经过Park变换得到
- 计算
和其设定值
的误差
- 将上述误差输入两个PID（只用到PI）控制器，得到输出的控制电压
- 将
进行反Park变换得到
- 用
合成电压空间矢量，输入SVPWM模块进行调制，输出该时刻三个半桥的状态编码值（前文有提到）
- 按照前面输出的编码值控制三相逆变器的MOS管开关，驱动电机
- 循环上述步骤
下面我们来分别介绍每一步的具体操作以及意义。 2.2 Clark变换与Park变换前面分析了，如果要平稳地驱动三相电机转动，我们就需要生成三个相位相差120度的正弦波，但是我们最终的控制对象是MOS管的开通和关断，只有电压最大值和0值两个状态啊，怎么去生成连续变化的正弦波呢？ 对了，用前面提到的PWM技术就可以做到，所谓SPWM就是这么干的，如下图：
大家观察一下上图的波形，我们用上面坐标系中的正弦波和三角波的交点投影到下面的坐标轴，以此确定PWM的占空比变化规律，这样合成的PWM波，经过低通滤波器之后，其实就等效为了一个正弦波！所以SPWM就是在PWM的基础上用正弦波来调制合成的具有正弦波规律变化的方波。 这不是很理想吗？不对，我们在FOC控制中并不会采用SPWM的调制方式。 最主要的原因是，通过上面三个半桥逆变器电路的分析我们可以知道，我们并不好在某一时刻独立地控制某一时刻电机的三个相电压，也就很难合成三路这种SPWM波了；另外SPWM也比后面要说的SVPWM的电压利用率要低15%（具体怎么算的这里就不介绍了）。 另一方面来看，我们甚至根本就不想跟什么三个正弦波打交道！ 因为要对于非线性的信号进行准确控制就要使用复杂的高阶控制器，这对于建模成本、处理器算力、控制实时性等都是不利的。简单地说就是，咱们控制器的反馈输入变量不是三个电流采样值嘛，你要我稳稳地跟踪三个正弦波太麻烦啦！能不能简单点跟踪一条直线（常量）啊？ 答案是可以的~只需应用一点数学小技巧 Clark变换我们回到上面FOC控制过程9个步骤的第1步，也就是对电机的三个相电流进行采样，这一步会使用串联的采样电阻（Shunt）进行电流采样。 由于电机工作的电流一般很大，所以采样电阻的阻值非常小，甚至和导线的电阻接近了，因而实际的采样电路PCB设计的时候还有一些讲究，比如使用开尔文接法(Kelvin connections)。 但是我们实际电路设计时可以不使用三个采样器（实际有单采样电阻、双采样电阻和三采样电阻接法），只需要两个就够了。因为由基尔霍夫电流定律（KCL），在任一时刻，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和，也就是说 只需要知道其中两个就可以计算出第三个了。 这三个电流基本上就是三个相位相差120度的正弦波，在把这些信号输入控制器反馈控制之前，我们先来做点数学游戏： 我们知道三相坐标系
如下：
问题：这明明是一个二维平面内的坐标系，为啥要用3个坐标轴来表示呢？ 而且很明显
这三个基向量是非正交的，学过线性代数的同学可能会想到，我们可以做一个很简单的基变换将其正交化为一个直角坐标系，我们把新的直角坐标系命名为
坐标系，变换公式如下： 其实就是个很简单的坐标轴投影计算，写成矩阵形式如下： 于是我们就回到直角坐标系啦，是不是很开心，变换前后的波形如下：
可以看到变换后其实还是正弦波...只不过我们少了一个需要控制的变量了，现在只需要控制
这两个变量，让其满足上图的下面的波形变化规律就可以控制电机旋转 了，频率还是不变的。 注意这里的
是我们虚拟出来的变量，所以在计算出一组
后，我们通过上述公式的反向变换公式变换回去再应用到电机的三相上。
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楼主
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