1、用的是compare和five那個(gè)

2、FOC(field-oriented control)為磁場(chǎng)定向控制，又稱(chēng)為矢量控制(vectorcontrol)，是目前無(wú)刷直流電機(jī)(BLDC)和永磁同步電機(jī)(PMSM permanent-magnet synchronous motor)高效控制的最佳選擇。FOC 可以精確地控制磁場(chǎng)大小與方向，使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)、噪聲小、效率高，并且具有高速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。目前已在很多應(yīng)用上逐步替代傳統(tǒng)的控制方式，在運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)中備受矚目。

3、FOC的優(yōu)勢(shì)

低轉(zhuǎn)速下控制

由于控制原理的區(qū)別，無(wú)刷電調(diào)只能控制電機(jī)工作在高轉(zhuǎn)速下，低速下很難控制;而FOC控制器則完全沒(méi)有這個(gè)限制，不論在什么轉(zhuǎn)速下都可以實(shí)現(xiàn)精確控制。

電機(jī)換向

同上面的理由，由于無(wú)感電調(diào)無(wú)法反饋轉(zhuǎn)子位置，因此很難實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的換向;而FOC驅(qū)動(dòng)器的換向性能極其優(yōu)秀，最高轉(zhuǎn)速下正反轉(zhuǎn)切換可以非常順暢;此外FOC還可以以能量回收的形式進(jìn)行剎車(chē)控制。

力矩控制(力矩和電流成正比)

普通電調(diào)都只能控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，而FOC可以進(jìn)行電流(力矩)、速度、位置三個(gè)閉環(huán)控制。

噪音

FOC驅(qū)動(dòng)器的噪音會(huì)比電調(diào)小很多，原因是普通電調(diào)采用方波驅(qū)動(dòng)，而FOC是正弦波。

4、電調(diào)的優(yōu)勢(shì)：

兼容性

電調(diào)驅(qū)動(dòng)不同的BLDC不需要進(jìn)行參數(shù)整定，而FOC需要。

算法復(fù)雜度

電調(diào)的算法實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單，運(yùn)算量少，很適合需要提高帶寬的超高轉(zhuǎn)速電機(jī)。

成本

電調(diào)的成本比FOC低很多。

5、控制過(guò)程

對(duì)電機(jī)三相電流進(jìn)行采樣得到：ia、ib、ic;

將 ia、ib、ic 經(jīng)過(guò) clarke 變換得到 iα、iβ;

將 iα、iβ 經(jīng)過(guò) park 變換得到 iq、id;

計(jì)算 iq、id 和其設(shè)定值 iq_Ref、id_Ref 的誤差;

將上述誤差輸入到兩個(gè) PID(只用到 PI)控制器，得到輸出的控制電壓 Vq、Vd;

將 Vq、Vd 進(jìn)行反 park 變換得到 Vα、Vβ;

將 Vα、Vβ 輸入 SVPWM 模塊進(jìn)行調(diào)制，合成電壓空間矢量，輸出該時(shí)刻三個(gè)半橋的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)而控制電機(jī)旋轉(zhuǎn);

循環(huán)上述步驟。

坐標(biāo)變換

視頻講解

由于直接檢測(cè)到的三相電流正弦的，因此控制極為不變，因此需要將其變換為一個(gè)常數(shù)，這樣控制就方便了。首先將三相電流經(jīng)過(guò)Clarke變換，變換到靜止坐標(biāo)系α、β上，這個(gè)就從三相變?yōu)榱藘上嗾伊?再經(jīng)過(guò)Park變換，這里要用到轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，將靜止坐標(biāo)系變換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系了(同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，就是建立在旋轉(zhuǎn)體上的)，此時(shí)起到驅(qū)動(dòng)作用的只有q，如果我們想要保持驅(qū)動(dòng)力恒定，那么僅需通過(guò)PID 控制q軸大小恒定，而d軸對(duì)驅(qū)動(dòng)不起作用，只會(huì)起到發(fā)熱作用，因此我們將d軸的大小控制為 0;這里我們?cè)賹⑺刂频闹缔D(zhuǎn)換為靜止坐標(biāo)系的值，也就是反Park變換，因?yàn)镾VPWM控制就需要用到反Park的值，也就是靜止坐標(biāo)系的值。

Clark變換

如果要平穩(wěn)地驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，我們就需要生成三個(gè)相位相差 120 度的正弦波，三相正弦波會(huì)合成一個(gè)矢量，這個(gè)矢量就會(huì)不停的旋轉(zhuǎn)。我們要變換的就是這個(gè)矢量。

首先將這個(gè)矢量變換到α和β軸上，也就是Clark變換。

因?yàn)閍bc與α、β軸(靜止坐標(biāo)系)的夾角是固定的，因此變換矩陣都是常數(shù)。

合成到α、β軸上后有什么作用呢：

1)SVPWM中用來(lái)判斷現(xiàn)在這個(gè)矢量在哪個(gè)扇區(qū)。

2)在SVPWM中用來(lái)計(jì)算V1/V2(也就是相鄰的兩個(gè)基矢量，基矢量就是110這種，也就是6個(gè)mos管哪個(gè)導(dǎo)通這種)導(dǎo)通的時(shí)間。因?yàn)榫褪峭ㄟ^(guò)導(dǎo)通時(shí)間來(lái)代表基矢量的長(zhǎng)度，用來(lái)合成這個(gè)矢量。

Park變換

將靜止坐標(biāo)系(α、β)，轉(zhuǎn)換到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，即將 Clarke 變換后的 α—β 坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)θ度，其中θ為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角度，旋轉(zhuǎn)角度θ需通過(guò)編碼器/霍爾傳感器讀取

我們直接控制的就是Id,Iq。其中，**Id(勵(lì)磁電流分量)**設(shè)置為0，Iq設(shè)置為我們想要的，如果恒推力的話(huà)，q就是一直不變的。我們直接給定一個(gè)iq，然后與反饋回來(lái)的iq作差，傳遞給pid模塊，然后給出輸出，再反Park變換轉(zhuǎn)換為αβ(這里需要角度值，因?yàn)閕q就是一個(gè)大小，需要給定他的位置)給SVPWM，通過(guò)SVPWM控制mos管實(shí)現(xiàn)控制。

所以此時(shí)wt(也就是角度)的大小就非常重要了。也就是αβ值是一直在變的，但是為什么dq值是恒定的呢，也可以看做是因?yàn)槌艘粤私嵌鹊年P(guān)系?？梢钥瓷厦娴膒ark變換公式

至此坐標(biāo)變換就都完成了，接下來(lái)就將變換好的dq軸進(jìn)行PID控制后的值，進(jìn)行反Park變換(因?yàn)镾VPWM 算法的實(shí)現(xiàn)需要用到靜止的 α—β 坐標(biāo)系，所以當(dāng)我們完成了控制信號(hào)的 PID 運(yùn)算后，還需進(jìn)行反 Park 變換。)，輸入到SVPWM

直線(xiàn)電機(jī)這個(gè)是我自己做的，PMLSM接口方面有點(diǎn)問(wèn)題，問(wèn)題是不知道怎么Simscape(物理系統(tǒng))塊和simulink(數(shù)字/數(shù)學(xué))塊不能直接兼容。

注意事項(xiàng)

如果我們使用上面坐標(biāo)系自己搭建，那么永磁同步電機(jī)需要選擇

而如果使用那么就是用的matlab自帶的變換矩陣

SVPWM解析

參考1

正點(diǎn)視頻解析

SVPWM算法的本質(zhì)實(shí)際就是，就算三相逆變器的六個(gè)開(kāi)關(guān)何時(shí)導(dǎo)通，何時(shí)切斷。

原理

1、如果要平穩(wěn)地驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，我們就需要生成三個(gè)相位相差 120 度的正弦波，因此就誕生了SPWM，他是直接構(gòu)造出旋轉(zhuǎn)所需的正弦電壓，但這種情況是沒(méi)有反饋的，所產(chǎn)生的電流并不一定是我們所要的，不能準(zhǔn)確的控制定子電流。

2、SVPWM依靠的是MOS管的開(kāi)關(guān)順序和開(kāi)關(guān)時(shí)間以此來(lái)模擬出正弦電流。而SPWM不依賴(lài)開(kāi)關(guān)順序，三相獨(dú)立調(diào)制。

3、矢量的合成：

使用的硬件為由六個(gè)開(kāi)關(guān)器件組成的三個(gè)半橋所構(gòu)成的三相全橋電路。

通過(guò)不同的開(kāi)關(guān)順序(當(dāng) = 1時(shí)，代表 A 相上橋臂導(dǎo)通，=0就是下橋臂)，可以產(chǎn)生六個(gè)非零矢量，和000/111這樣的兩個(gè)零矢量。

利用上述的8個(gè)矢量，就可以合成360°內(nèi)的任意矢量。

首先是將我們要合成的矢量，分解到離他最近的那兩個(gè)基本矢量上，之后通過(guò)調(diào)節(jié)基本矢量的作用時(shí)間(作用時(shí)間就代表了基本矢量的大小)，就可以合成這個(gè)矢量了。這個(gè)就是通過(guò)時(shí)間去合成所需矢量的原理，也就是實(shí)現(xiàn)電壓波形近似于正弦波的原理。

上述的這個(gè)矢量，就是abc通過(guò)坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換到dq軸的iq，其中id一直讓他保持為0，因?yàn)檫@個(gè)分量是我們不需要的，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)只需要一個(gè)iq即可。

比如下面的110，就是abc電壓就是1/3Udc 1/3Udc -2/3Udc合成的(分別在abc軸大小這樣)合成后就是這個(gè)U6這個(gè)位置

1、扇區(qū)判斷

1、這里的ab就是指α，β(經(jīng)過(guò)第一個(gè)變換即clack變換后得到的)。當(dāng)b>0，則A=0，這樣的，根據(jù)α、β進(jìn)行扇區(qū)的判別。

這個(gè)模塊輸出的就是第幾個(gè)扇區(qū)

2、時(shí)間計(jì)算

計(jì)算T1、T2的時(shí)間，也就是相鄰兩個(gè)基本矢量的總的作用時(shí)間。比如V1和V2、V2和V3等。

? = ? + ? + ? 0

其中，為期望電壓矢量;為開(kāi)關(guān)周期;、、0分別為對(duì)應(yīng)兩個(gè)非零電壓矢量、 和零電壓矢量0在一個(gè)采樣周期的作用時(shí)間;其中可表示0或7兩個(gè)零矢量。上式的意義是，矢量在時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的積分效果值和、、0分別在時(shí)間、、0內(nèi)產(chǎn)生的積分效果相加總和值相同。

下面計(jì)算出來(lái)的T1和T2是V1、V2作用的總時(shí)長(zhǎng)

3、7斷式時(shí)間分配

當(dāng) = 1時(shí)，代表 A 相上橋臂導(dǎo)通，=0的時(shí)候，代表A相下橋臂導(dǎo)通。

他這個(gè)需要保證的是每次只改變一個(gè)。

這個(gè)模塊的作用就是分別計(jì)算，給Sa、Sb、Sc導(dǎo)通的具體時(shí)間

下面這個(gè)就是對(duì)時(shí)間進(jìn)行更詳細(xì)的分配，也就是每段V1(100),V2(110)，V0(000/111)的時(shí)間進(jìn)行分配。

4、載波調(diào)制

其他

總體框圖

永磁同步直線(xiàn)電機(jī)模型的建立

根據(jù)下面數(shù)學(xué)公式建立的

電磁部分的建立

機(jī)械部分框圖

整體框圖

模糊PID 模塊

matlab中的FuzzyLogic工具包可以幫助我們快速搭建模糊PID模塊。通過(guò)使用該工具，我們僅需要對(duì)輸入和輸出量進(jìn)行合理的取值，并制定相應(yīng)的模糊控制規(guī)則，如下圖所示，即可在simulink中實(shí)現(xiàn)模糊控制模塊的搭建，從而實(shí)現(xiàn)良好的仿真效果。通過(guò)輸入fuzzy喚出：

在simulink中搭建的模糊PID模塊，可以看做是由模糊控制部分和PID控制部分組成，如下圖所示，其中模糊控制部分的輸入為變量E和變量的變化率EC，輸出量則是△KP、△KI、△KD。

模糊PID模塊的控制原理是，根據(jù)輸入的誤差和誤差變化率，通過(guò)模糊控制的輸出量與PID控制器的固定參數(shù)相加，作為PID控制器最終的參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)PID三個(gè)控制參數(shù)的整定，最終使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)達(dá)到穩(wěn)定且性能優(yōu)良的控制性能。

最后調(diào)系數(shù)的時(shí)候，用gain比較好一點(diǎn)，模糊輸出系數(shù)就不要調(diào)了