怎样才能把多个 CPU 内核、硬件加速器块以及 10G 以太网接口结合起来操控一个电机呢？关于选用 1 美元微操控器 (MCU) 来运转电机的规划人员而言，这一问题太荒唐了。答案或许来自令人感兴趣的操控体系规划事例，实时体系体系结构的开展等。
起点
让咱们介绍一种在咱们运用场景中处于中心方位的永磁同步电机，即 PMSM。PMSM 有很多种外形和体积，适宜很多种运用，从开关门到机器人手术东西关节等。在这一领域中，它得到了广泛的运用，这是因为其固有的可靠性、低成本，在咱们的运用中，经过恰当的操控，能够完结高精度和高功率。实践上，运用的要求越来越高，PMSM 支撑您下降机电规划的杂乱性，在软件中完结杂乱的功用。
PMSM 机械和电气特性十分简略 (图 1) 。转子正如其称号所示，是永磁体。一般有三个定子绕组，在电机中均匀的 120 度角散布。真实的窍门在于绕组的不同：滚动密度是环绕定子呈正弦散布，因而，绕组实践上在边际上彼此堆叠。在绕组适宜的相位上运用正弦电流，您能够树立与转子场视点笔直的旋转磁场，从而在转子上高效的发生扭矩。
操控 PMSM 并不是高科技。一个简略的 MCU 运用查找表和插值来生成所需的驱动电流时变正弦信号，为绕组供给电流。假如算法正确，绕组会发生电机旋转磁场，转子随之滚动。尽管起步有些杂乱，但毕竟完结任务了，对吧？不完满是这样。
图 1. PMSM 截面
现场定位操控
开环操控的问题总是很杂乱。发动电机，特别是有负载的状况，会比较难，功率也不高。开环操控器的呼应并不能很好的习惯负载扭矩或许速度指令的改变，无法按捺振荡。出于一般的考虑，反应操控体系作业起来会更好一些。
问题是要操控什么。很明显，我期望操控滚动视点 — 在某些运用中，旋转速度。咱们有必要经过操控发生旋转磁场的三个绕组电流来完结这一作业。对此最好的办法是，在业界现已运用的多路步进，即，线程定位操控 (FOC) (图 2) 。
图 2. 驱动结构图
榜首，咱们收集来自转轴编码器的转子方位采样，以及三个绕组中两个绕组的电流采样。因为一些很好的数学算法，咱们并不需要一切三个绕组电流。这些采样告知咱们转子以及定子旋转磁场的瞬时方位和滞后速度。咱们的作业是操控转子的速度和方位，这经过操控定子绕组的电流巨细来完结，一起还要让旋转磁场比转子磁场超前 90 度。
经过两个简略的改换，咱们很简略完结这一作业。Clarke 改换将两个定子绕组的电流采样 — 它们分隔 120 度，映射到一对正交矢量上。矢量的方向相关于定子是固定的，当然，其矢量和是旋转磁场矢量。Clarke 改换只需要将电流值乘以常数，加上乘积 — 简略的乘累加运算。
第二种改换是 Park 改换，将这两个正交矢量映射到转子参阅的旋转帧中。一个矢量与转子磁场对齐，另一个 — 正交矢量，视点与其笔直。Park 改换比较难处理。在进行矢量乘法把矢量改换成转子参阅帧之前，它运用瞬时转轴方位来核算 sin(θ) 和 cos(θ) 系数。
现在，咱们能够操控信号。咱们把与转子对齐的矢量坚持为 0，表明定子磁通量没有对转子发生扭矩。咱们运用正交重量来操控转子方位和速度，定子磁通量实践上发生了扭矩。
例如，操控器会处理所需方位的输入，将其与传统分立时刻份额积分 (PI) 操控电流的实践转轴视点相比照，发生差错信号，输出至 FOC 模块。FOC 模块然后会把这一差错信号送入正交扭矩信号中，使转子旋转。模块会运用 Park 反改换，把扭矩映射回定子参阅的固定帧，然后，经过 Clarke反 改换，把扭矩信号映射到电流中，送入三个绕组。这样就改变了定子绕组所需方位和所需速度输入鼓励信号，旋转定子磁场，使转子处于所需的视点上。
