foc控制算法精讲？
一、foc控制算法精讲？
FOC（field-oriented control）为磁场导向控制，又称为矢量控制（vector control），是一种利用变频器（VFD）控制三相交流马达的技术，利用调整变频器的输出频率、输出电压的大小及角度，来控制马达的输出。其特性是可以个别控制马达的的磁场及转矩，类似他激式直流马达的特性。由于处理时会将三相输出电流及电压以矢量来表示，因此称为矢量控制。
当时微处理器尚未商品化，但已经出现泛用的交流马达驱动器。当时相较于直流马达驱动器，交流马达驱动器的成本高、架构复杂，而且不易维护。而当时的矢量控制需要许多传感器及放大器等元件，因此无法将矢量控制应用在交流马达驱动器中。
二、电机foc控制算法原理？
原理如下
FOC磁定向控制,采用正弦波的控制方式,启动比较平稳,不仅解决了方波控制带来的噪声问题,而且它的控制方式是按照某种设定的关系分配的。
通过将电机定子电流分解为励磁电流和转矩电流,从而能够在很大程度上提高电机速度控制的精准度。 同样的,相比方波控制、电压正弦控制,FOC矢量控制的控制精度,相比前面的两者高出20倍以上,同时它的噪声最小、控制多样化、算法也最为复杂,适用于更多性能要求高的场合。
FOC能精准控制磁场大小和方向,使电机转矩平稳、效率高,并且能够高速动态响应。通过对电流大小的精准控制,能够实现电机转速5%~100%无级可调。
三、foc算法？
foc具体算法如下：
1、采集到两相电流量
２、经过clarke变换后得到两轴正交电流量，
３、经过旋转变换后得到正交的电流量 Id、Iq，其中Iq与转矩有关，Id与磁通有关。在实际控制中，常将Id置为０。得到的这两个量不是时变的，因此可以单独的对这两个量进行控制，类似直流量控制一样。而不需要知道具体要给电机三相具体的电压为多少。
４、将第３步中得到的Iq与Id量分别送进PI调节器，得到对应的输出Vq和Ｖd;
5、通过传感器得到电机转过的角度。
６、进行逆park变换，得到二轴电流量。
四、foc算法代码讲解？
FOC（Field-Oriented Control，磁场定向控制）算法是一种用于电机控制的算法，由于其较好的性能和精度，被广泛应用于无刷直流电机（BLDC）和永磁同步电机（PMSM）的控制中。以下是FOC算法的代码讲解：
1. 磁场定向
在FOC算法中，首先需要将三相交流电流和电机磁场进行变换，将其分解为磁通和电势两个分量。这个过程称为磁场定向，常用的转换方式有Park变换或Clarke变换等。
函数实现示例：
void Park_transform(float I_alpha, float I_beta, float theta, float* I_d, float* I_q)
{
float sin_th, cos_th;
sin_th = sin(theta);
cos_th = cos(theta);
*I_d = I_alpha * cos_th + I_beta * sin_th;
*I_q = -I_alpha * sin_th + I_beta * cos_th;
}
void Clarke_transform(float I_a, float I_b, float I_c, float* I_alpha, float* I_beta)
{
*I_alpha = I_a;
*I_beta = (I_a + 2 * I_b) / sqrt(3.0f);
}
2. PI控制器
在FOC算法中，需要对电流和转速等参数进行控制，常用的控制器为PID控制器或者PI控制器。PI控制器通常包括积分环节和比例环节，其输出值为控制信号。
函数实现示例：
float PI_controller(float error, float ki, float kp, float dt, float* integral)
{
float proportional, integral_term;
*integral += error * dt; // 积分环节
integral_term = ki * (*integral);
proportional = kp * error; // 比例环节
return integral_term + proportional;
}
3. 电机控制
将磁场定向和PID控制器相结合，即可实现电机控制。电机控制的主要目标是控制电流和转速，使之达到预定的值。常用的方法有FOC、DTC（Direct Torque Control，直接转矩控制）等。
函数实现示例：
void Motor_control(float I_ref, float omega_ref, float theta, float I_a, float I_b, float I_c,
float* V_a, float* V_b, float* V_c)
{
float I_alpha, I_beta, I_d, I_q, V_alpha, V_beta, V_d, V_q, V_u, V_v, V_w;
float omega_e, omega_m, K_v, K_t, K_e, T_pm, T_d, T_q, V_dc;
float I_alpha_ref, I_beta_ref, I_d_ref, I_q_ref, I_diff, omega_diff;
float I_alpha_error, I_beta_error, I_d_error, I_q_error;
float K_p, K_i, v_max, current_max, current_min, dt;
static float I_d_integral, I_q_integral;
// 磁场定向
Clarke_transform(I_a, I_b, I_c, &I_alpha, &I_beta);
Park_transform(I_alpha, I_beta, theta, &I_d, &I_q);
// PI控制
dt = 1.0f/20000.0f; // 控制周期，假定为20000Hz
current_max = 20.0f; // 最大电流
current_min = -20.0f; // 最小电流
K_p = 10.0f; // PI控制器比例系数
K_i = 100.0f; // PI控制器积分系数
v_max = 24.0f; // 电机驱动最大电压
I_alpha_ref = 0.0f;
I_beta_ref = I_ref;
I_diff = sqrtf(powf(I_alpha_ref - I_alpha, 2.0f) + powf(I_beta_ref - I_beta, 2.0f));
I_d_error = I_d_ref - I_d;
I_q_error = I_q_ref - I_q;
I_d_integral += I_d_error * dt;
I_q_integral += I_q_error * dt;
I_d_integral = SAT(I_d_integral, current_max, current_min); // 限幅函数
I_q_integral = SAT(I_q_integral, current_max, current_min);
V_u = PI_controller(I_d_error, K_i, K_p, dt, &I_d_integral); // V_u, V_v, V_w 为输出
V_v = PI_controller(I_q_error, K_i, K_p, dt, &I_q_integral);
V_w = -V_u - V_v;
// 逆磁场观测器
omega_m = omega_ref; // 机械转速
V_dc = 30.0f; // 电机总线电压
K_e = 0.1f; // 电机电动势系数
K_v = V_dc / K_e; // 电机转速系数
omega_e = (V_dc * (V_u - 0
五、foc电机控制原理？
FOC（field-oriented control）为磁场导向控制，又称为矢量控制（vector control），是一种利用变频器（VFD）控制三相交流马达的技术，利用调整变频器的输出频率、输出电压的大小及角度，来控制马达的输出。其特性是可以个别控制马达的的磁场及转矩，类似他激式直流马达的特性。由于处理时会将三相输出电流及电压以矢量来表示，因此称为矢量控制。
六、foc 相电流与母线电流算法？
FOC（Field-Oriented Control）场向控制是一种用于交流电机的控制方法，通过将交流电机空间矢量旋转到dq坐标系中来实现转速、转矩和相电流的控制。
在FOC中，相电流可以通过dq坐标系下的电压和电阻计算得出。具体算法如下：
假设dq坐标系下的电机电阻为R，电感为L，电机电压矢量为$u_{dq}$，电机相电流矢量为$i_{dq}$，则有以下公式：
$$u_d = R i_d + L \frac{di_d}{dt} + \omega L i_q -\frac{d\psi_d}{dt}$$
$$u_q = R i_q + L \frac{di_q}{dt} - \omega L i_d -\frac{d\psi_q}{dt}$$
其中，$u_d$和$u_q$分别为dq坐标系下的电机电压，$\omega$为电机转速，$\psi_d$和$\psi_q$为电机磁通矢量。
利用dq坐标系下的电压和电流，可以通过以下公式求得相电流矢量：
$$i_{dq} = \frac{1}{L}(u_{dq} - R i_{dq} + \omega L \hat{n} \times (\psi_{dq} - L i_{dq}))$$
其中，$\hat{n}$为dq坐标系下的旋转矢量。
母线电流可以通过测量直流侧电流得出。因为FOC中dq坐标系下的电流与母线电流之间存在一个变换关系，所以可以通过dq坐标系下的电流计算得到母线电流。
具体算法如下：
假设dq坐标系下的电流为$i_{dq}$，dq坐标系下的母线电流为$i_{ab}$，则有以下公式：
$$i_{ab} = \begin{bmatrix}
cos(\theta) & -sin(\theta) \
sin(\theta) & cos(\theta) \
\end{bmatrix}
\begin{bmatrix}
i_d \
i_q \
\end{bmatrix}$$
其中，$\theta$为电机电流和母线电流之间的相位差。
七、foc控制电机正反转？
通过控制端子“DIR”与端子“COM”的通、断可以控制电机的运转方向。端子“DIR”内部以电阻上拉到+12，可以配合无源触点开关使用，也可以配合集电极开路的PLC等控制单元；当“DIR”与端子“COM”不接通时电机顺时针方向运行（面对电机轴），反之则逆时针方向运转；为避免直流无刷驱动器的损坏，在改变电机转向时应先使电机停止运动后再操作改变转向，避免在电机运行时进行运转方向控制。
八、foc控制直流无刷电机控制原理？
FOC磁定向控制,采用正弦波的控制方式,启动比较平稳,不仅解决了方波控制带来的噪声问题,而且它的控制方式是按照某种设定的关系分配的。
通过将电机定子电流分解为励磁电流和转矩电流,从而能够在很大程度上提高电机速度控制的精准度。 同样的,相比方波控制、电压正弦控制,FOC矢量控制的控制精度,相比前面的两者高出20倍以上,同时它的噪声最小、控制多样化、算法也最为复杂,适用于更多性能要求高的场合。
FOC能精准控制磁场大小和方向,使电机转矩平稳、效率高,并且能够高速动态响应。通过对电流大小的精准控制,能够实现电机转速5%~100%无级可调。
九、foc控制和方波控制优缺点对比？
foc控制器优点 ：
1、全程静音
2、线性普遍比方波控好
3、爬坡重载加速下更高的电机效率(波形更符合电机工作原理)。
缺点
1、匹配较麻烦
2、价格比方波控高 大功率价格对比尤其明显
3、控制器本身耗电比方波控高
4、正弦波电压利用率只有85-90%左右，导致无法跑出电机极速(只能跑出86%左右的极速， 更高速度需要配合弱磁功能才行 。
方波控制器优点 ：
1、匹配简单 控制器更可靠(越简单越可靠原则)
2、价格便宜 选择余地大
3、巡航时相对正弦波控要省电
4、加速可以更暴力
5、 EABS刹车效果比正弦波控猛
6、电压利用率高 能直接跑出电机极速而不需要弱磁。
缺点
1、0-5km/h间起步震动大
2、噪音
3、部分低端控不线性 容易冲
4、大部分不够智能 出厂后基本都不可调(不包括高端凯利之类的)
5、 加速重载等电机效率偏低。
十、什么是磁场定向控制(FOC)？
磁场定向控制系统（FOC）又称为矢量控制系统，他是选择电机某一旋转磁场轴作为特定的同步旋转坐标轴。磁场定向轴的选择有三种：转子磁场定向、气隙磁场定向和定子磁场定向；气隙磁场定向和定子磁场定向在磁链关系中均存在耦合，使得矢量控制结构更加复杂；转子磁场定向是仿照直流电动机的控制方式，利用坐标变换的手段，把交流电动机的定子电流分解成磁场分量电流（相当于励磁电流）和转矩分量电流（相当于负载电流）并分别加以控制，即磁通电流分量和转矩电流分量二者完全解耦，从而获得类似于直流调速系统的动态性能。 FOC控制技术在工业领域应用的相对成熟，常见到的产品有伺服控制器、矢量变频器等；在民用领域普及相对滞后，比如近10年发展起来的变频空调、出口欧美的高端变频风扇等；在国内电动车应用领域FOC控制技术的应用尚处于起步阶段，传统的控制器生产厂家已经意识到市场发展的方向，但原有的技术班底尚无能力吃透FOC软件核心算法，所以在相对较低端的2轮车、3轮车（包括助力车、老年代步车等）等领域难以见到较为成功的产品推广，而在高端电动4轮车（电动轿车、电动观光车）市场，见到更多的是国外同行的优秀产品和国内厂家的粗制滥造的控制总成。
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