电机在各种应用中，都是最广泛、最核心的存在。随着传统应用转变翻新、新兴应用层出不穷，这几年的电机界，如果不会FOC，都不好意思说自己是做电机的。八月底，在电堂联合ST举办的“STM32 TALK - 电机控制私享会”上，艾思科技作为STM32的深度合作伙伴，汇集梳理多年电机应用方面的知识、经验和技巧，为大家总结出下文。
1、电机控制方案的分析与选择
在永磁电机的无感控制策略中，主要有两大类：(1)无感方波控制；(2)无感FOC控制。
先谈谈无感方波控制。在无感方波控制中，主要是利用反电动势过零点的方式来得到换相信号(反电动势过零点的信号与电机的换相信号在相位上相差30°电角度)。为了得到反电动势过零的信号，通常采用两种方式：(1)硬件比较器法；(2)软件端电压采样法。这两种方法的原理大致是相同的，都是将检测得到的端电压的值与电机中性点电压进行比较来得到反电动势过零点的信号。在无感方波控制中，该检测手段的好坏将决定了控制性能的好坏。但无感方波控制通常会伴随着噪声大、转矩脉动大等缺点，因此仅在一些对电机无感控制要求不是很高的场合中较为适用。
而无感FOC控制，主要是利用电机数学模型以及一些自动控制原理上的知识来实现电机的控制。在无感FOC的控制中，通常需要使用相应的观测器来实现对转子位置的间接得到。无感FOC常采用的控制策略有：(1)滑膜环观测器法；(2)隆伯格观测器法；(3)高频注入法等。
滑膜观测器：利用自动控制原理中的滑膜变结构的控制原理来实现的。滑膜变结构实际上是变结构控制系统的一种控制策略，特点在于其控制的不连续性，在一定特性下迫使系统在规定的超平面上下做小幅度、高频率的运动，也就是我们常常讲到的“滑动模态”或“滑模”运动。此滑动模态与系统的参数和扰动无关，且可以设计，因此系统有很好的鲁棒性。
隆伯格观测器：实质上是滑膜观测器的升维观测器，直接加入了反电动势观测量。
高频注入法：利用的是电机的凸极效应来实现对转子位置的检测，该方法对电机的凸极效应要求较高，由于要注入高频通常会伴随着较大的电流啸叫声。
目前，滑膜变结构的观测器策略已发展较为成熟，因此在目前的大多数无感FOC的控制中仍然采用滑膜观测器的方法对转子的位置进行检测来实现电机的FOC控制。
2、设计思路
我们这里主要描述的控制策略是滑膜变结构的无感FOC控制，同时在对该控制中所遇到的问题进行阐述，并在后面讲述针对这些问题的解决控制策略。
永磁同步电机滑膜变结构的无感FOC控制，主要是从两个方面出发来设计的：(1)永磁同步电机的数学模型；(2)滑膜变结构中滑膜面的选取。
永磁同步电机在αβ坐标系下的数学模型：
从上面式(1)和(2)中可以看出PMSM在αβ坐标系的数学模型是含有相应的转子的位置的信息的，只需通过相应的手段得到
和
