FOC控制原理(学习笔记 )
foc(磁场定向控制算法)
实质:对电机的控制就是对mos管开关规律的控制,然后通过控制单片机的引脚来控制mos管--foc控制。
foc控制:对电机的运动建立数学模型,把电机的运动进行抽象化和简化,进而使得单片机能够根据这种算法,有规律的控制各个mos管开关和通断过程,使这个电机可以产生我们所需要的力矩和速度。
电机转动原理:依靠改变电机定子线圈的电流交变频率和波形,在定子周围形成磁场,驱动转子永磁体转动,进而带动电机转起来。
无刷电机不能够如同有刷电机那样采用机械结构(碳刷)就可以进行电流的换向必须采用mos管这样的器件实现电子换向;mos管(本质为开关)
(交替mos管的通断是齐同国不同的线圈,线圈产生不同的磁场,从而使电机旋转到不同的角度(右手螺旋定理))(线圈就是定子)
克拉克变换:
克拉克变化(三相电进行降维):三项系统中的电、电流等状态变量存在不同程度的耦合。(耦合:两个或者两个以上的电路构成网络时,若其中一路电路中电流、电压发生变化时,会影响到其他电路发生相同的变化。)通过三项坐标变换可以将耦合的对称三项系统解耦为可以独立控制的两相系统,从而降低控制器设计的复杂程度。
空间降维:
在一个立体空间中选择一个点位作为坐标原点,并以此做空间直角坐标系,将三相系统中的状态变量分别映射到oa,ob,oc三轴构成的欧式空间(将低维空间中所总结的规律,推广到n维有限的空间中,这些n维空间称为欧式空间(欧几里得空间))中,在抽取三维坐标系中的关键矢量抽取至二维平面(二维空间矢量的正交化)
从而得到克拉克变化的正转换和负转换关系(建立了电机旋转时的数学模型)
帕克变换:把电机旋转的物理状态,转换为克拉克变换后所得到的二维平面的数值变化规律。
但是由于卡拉克变换后得到的二维平面任然有两个变量,不可以通过一个定值描述其变化规律,因此再构建一个以转子为基准的二维平面(帕克变化),再将定子坐标系上的值分解到转子坐标轴上
主要是用克拉克反变化。
复盘:如果想让电机转或者,让它像我所给的力旋转起来,需要先设定一个iq,也就是我们所希望的电机的力矩,也就是所谓的Q轴的电流强度;在设置了iq后,假设id是0的话,通过帕克逆变换,我们就可以得到在这个iq情况下的i_alpha,i_beta,再知道了i_alpha,i_beta之后就可以通过,克拉克逆变换,就能对整个设置进行升维,得到在外面需求的电机力矩iq的情况下的ia,ib,ic它的三相,它的电流的具体的一个大小值,如果有一个驱动器可以识别我们程序输入和计算这个ia,ib,ic的电流大小值,并且对应的这个电流大小值去在每个相中产生这么大的电流的话,那么电机就会产生对应的这个力矩;而电机一产生这个力矩,它就会绕着他的中轴旋转,而这个旋转也会带来新的电角度,也就是下一个时刻的cta,而下一个时态的cta机会通过编码器测量出来,并且重新输入到帕克逆变换的这一步中,周而复始,电机就可以按照我们所需要的力矩转动。
电角度=机械角度x极对数