FOC算法 · 伺服驱动器工程实践 · 课程目录

01FOC概述与伺服系统架构

FOC基本原理、伺服驱动器硬件架构、电流环/速度环/位置环三级架构。

电流环位置环矢量控制

02Clark变换与Park变换

三相坐标系到两相静止坐标系、两相静止到两相旋转坐标系的数学推导与代码实现。

坐标变换数学推导

03SVPWM原理与实现

空间矢量调制原理、扇区判断、作用时间计算、七段式与五段式SVPWM的C代码实现。

七段式五段式扇区

04电流采样与重构

单电阻/双电阻/三电阻采样原理、采样时刻选择、电流重构算法及工程陷阱。

采样重构工程陷阱

05PI控制器设计与整定

模拟PI与数字PI、抗积分饱和、变积分系数、工程整定方法（试凑法/公式法）。

抗饱和整定数字PI

06位置传感器接口

增量式编码器、绝对值编码器、霍尔传感器、磁编码器的接口电路与数据处理。

编码器霍尔接口

07速度观测与估算

M法/T法/MT法测速、基于滑模观测器的无传感器速度估算。

测速滑模观测器无传感器

08位置环控制策略

P控制、PID控制、前馈控制、陷波滤波器在位置环中的应用。

前馈陷波位置环

09弱磁控制原理

电压极限圆与电流极限圆、弱磁区电流分配策略、深度弱磁工程实现。

弱磁电流分配深度弱磁

最大转矩电流比原理、查表法MTPA、公式法MTPA、工程标定流程。

MTPA查表法标定

11死区补偿技术

死区效应分析、死区补偿方法（平均电压补偿/脉冲补偿）、自适应补偿。

死区补偿自适应

12过调制技术

过调制原理、过调制I区与II区、过调制对电流环的影响及补偿。

过调制I区/II区补偿

定子电阻辨识、电感辨识、磁链辨识、在线参数辨识方法（RLS/扩展卡尔曼滤波）。

RLS卡尔曼在线辨识

14振动抑制与共振抑制

机械共振原理、陷波滤波器设计、自适应陷波、加速度反馈。

共振陷波加速度反馈

15电流环带宽优化

电流环模型分析、延迟补偿、解耦控制、带宽极限与工程折衷。

带宽解耦延迟补偿

16伺服驱动器启动策略

转子预定位、开环强拉、闭环切换、无传感器启动流程。

预定位强拉无传感器启动

17制动与能量回馈

能耗制动、回馈制动、母线电压控制、制动电阻选型。

回馈能耗制动母线

18通讯协议与上位机

CANopen/ EtherCAT/ Modbus协议栈移植、上位机调试工具设计。

CANopenEtherCATModbus

19故障保护与诊断

过流/过压/过温/堵转/缺相保护、故障记录与诊断策略。

保护诊断故障记录

20热管理设计

功率器件损耗计算、散热器设计、热模型与降额策略。

散热热模型降额

21EMC设计与实践

传导发射/辐射发射抑制、共模/差模滤波、PCB布局布线要点。

22伺服驱动器软件架构

任务调度（RTOS/裸机）、状态机设计、模块化分层架构。

RTOS状态机分层

23实时性优化

中断优先级设计、代码执行时间优化、Cache与预取策略。

中断Cache优化

24标定与自整定

惯量辨识、摩擦辨识、自动整定流程、标定工具链。

惯量自整定标定

25多轴同步控制

电子齿轮/电子凸轮、主从同步、龙门同步、交叉耦合控制。

电子凸轮龙门同步交叉耦合

26安全功能设计

STO（安全转矩关断）、SS1、SBC功能安全实现。

27伺服驱动器测试与验证

功率级测试、信号级测试、可靠性测试、EMC测试标准。

测试可靠性EMC

28无传感器FOC进阶

高频注入法（旋转/脉振）、I/F起动、无传感器带载能力分析。

高频注入I/F无传感器

29伺服驱动器产品化

生产测试流程、固件升级方案、批量标定、质量追溯。

产品化固件升级追溯

30前沿趋势与展望

AI在伺服控制中的应用、SiC/GaN器件、预测性维护、数字孪生。

AISiC数字孪生