隨著智能AI技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人行業(yè)的速度和靈活性得到明顯提高，成本也在一定程度上下降，因此服務(wù)/重載機(jī)器人的使用會(huì)越來(lái)越廣泛。由于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的信息化、自動(dòng)化程度越來(lái)越高，傳統(tǒng)的電機(jī)控制系統(tǒng)已不能滿足用戶對(duì)電機(jī)控制精度的要求。想要保證一個(gè)電機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，精密的算法必不可少。

深圳中菱科技()的輪轂伺服電機(jī)采用永磁同步電機(jī)，永磁同步電機(jī)常用的控制方式有3種：PWM控制(方波控制)、SPWM控制（正弦電壓控制）、FOC控制，這3種控制方式電機(jī)相電流波形如下：

1.PWM控制

電流波動(dòng)大、控制精度差，噪聲大，算法簡(jiǎn)單，適用于成本敏感、性能要求低的場(chǎng)合。在變負(fù)載、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的機(jī)器人中效果不好。

2.SPWM控制

電壓正弦、控制精度差，噪聲小，算法略復(fù)雜、適用于成本敏感、對(duì)噪聲要求不高的場(chǎng)合。同樣在變負(fù)載、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的機(jī)器人中效果也不好。

3.FOC控制

FOC控制即磁場(chǎng)定向控制，也稱矢量變頻。FOC控制精度比方波控制和電壓正弦控制高20倍以上，同時(shí)它的噪聲小，控制多樣化，算法復(fù)雜，適用于性能要求高的場(chǎng)合，尤其適合應(yīng)用在服務(wù)機(jī)器人和載重機(jī)器人中。FOC地控制磁場(chǎng)大小與方向，使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)、效率高，并且具有高速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，具有節(jié)能、安靜、無(wú)級(jí)調(diào)速(FOC能夠?qū)﹄姍C(jī)電流的大小進(jìn)行的控制，因此電機(jī)轉(zhuǎn)速一般可實(shí)現(xiàn)5%~無(wú)級(jí)可調(diào))、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、壽命長(zhǎng)、保護(hù)機(jī)制健全、控制多樣化等特點(diǎn)。由于FOC的優(yōu)勢(shì)明顯，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。

為了得到電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電流大小等信息作為反饋，首先需要采集電機(jī)相電流，對(duì)其進(jìn)行一系列的數(shù)學(xué)變換和估算算法后得到解耦了的易用控制的反饋量。然后，根據(jù)反饋量與目標(biāo)值的誤差進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，終輸出3相正弦波驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。FOC典型控制圖如下。

在一些高端應(yīng)用中，如機(jī)床設(shè)備、低噪聲風(fēng)機(jī)以及常見(jiàn)的新能源汽車、醫(yī)療機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人等等，平穩(wěn)的轉(zhuǎn)矩輸出是至關(guān)重要的。它需要對(duì)負(fù)載做出快速的響應(yīng)，電機(jī)的瞬時(shí)效率高，轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)，且能實(shí)現(xiàn)位置控制，這些都離不開(kāi)FOC矢量控制。因此務(wù)機(jī)器人和載重機(jī)器人行走驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中，FOC成為無(wú)刷電機(jī)合適的控制技術(shù)。