關鍵字：電機控制 以太網(wǎng)接口 永磁同步電機 PMSM

怎樣才能把多個 CPU 內核、硬件加速器塊以及 10G 以太網(wǎng)接口結合起來控制一個電機呢？對于采用 1 美元微控制器 （MCU） 來運行電機的設計人員而言，這一問題太荒謬了。答案可能來自令人感興趣的控制系統(tǒng)設計案例，實時系統(tǒng)體系結構的發(fā)展等。

起點

讓我們介紹一種在我們應用場景中處于中心位置的永磁同步電機，即 PMSM。PMSM 有很多種外形和體積，適合很多種應用，從開關門到機器人手術工具關節(jié)等。在這一領域中，它得到了廣泛的應用，這是因為其固有的可靠性、低成本，在我們的應用中，經(jīng)過適當?shù)目刂?，可以實現(xiàn)高精度和高效率。實際上，應用的要求越來越高，PMSM 支

持您降低機電設計的復雜性，在軟件中實現(xiàn)復雜的功能。

PMSM 機械和電氣特性非常簡單（圖 1） 。轉子正如其名稱所示，是永磁體。通常有三個定子繞組，在電機中均勻的

120 度角分布。真正的訣竅在于繞組的不同：轉動密度是圍繞定子呈正弦分布，因此，繞組實際上在邊緣上相互重

疊。在繞組合適的相位上應用正弦電流，您能夠建立與轉子場角度垂直的旋轉磁場，從而在轉子上高效的產(chǎn)生扭矩。

圖 1. PMSM 截面

控制 PMSM 并不是高科技。一個簡單的 MCU 使用查找表和插值來生成所需的驅動電流時變正弦信號，為繞組提供電流。如果算法正確，繞組會產(chǎn)生電機旋轉磁場，轉子隨之轉動。雖然起步有些復雜，但畢竟完成任務了，對吧？不完全是這樣。

現(xiàn)場定位控制

開環(huán)控制的問題總是很復雜。啟動電機，特別是有負載的情況，會比較難，效率也不高。開環(huán)控制器的響應并不能很好的適應負載扭矩或者速度命令的變化，無法抑制振動。出于通常的考慮，反饋控制系統(tǒng)工作起來會更好一些。

問題是要控制什么。很明顯，我希望控制轉動角度，在某些應用中，旋轉速度。我們必須通過控制產(chǎn)生旋轉磁場的三個繞組電流來完成這一工作。對此最好的方法是，在業(yè)界已經(jīng)應用的多路步進，即，線程定位控制 （FOC） （圖 2） 。