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无刷电机FOC控制是现代电机控制的核心技术。FOC全称为磁场定向控制，它通过数学变换将复杂的三相交流电机控制转换为类似直流电机的简单控制。这种方法可以实现磁链和转矩的独立控制，大大提高了电机的控制精度和效率。
FOC控制的核心是坐标变换。首先进行Clarke变换，将三相ABC坐标系下的电流转换为两相静止αβ坐标系。然后进行Park变换，将αβ坐标系转换为与转子同步旋转的dq坐标系。在dq坐标系中，d轴电流控制磁链，q轴电流控制转矩，实现了解耦控制。
FOC控制系统采用三环控制结构。最外层是位置环，控制电机的角度位置。中间是速度环，控制电机的转速。最内层是电流环，直接控制电机的转矩电流。编码器提供位置和速度反馈信号，形成闭环控制。这种分层控制结构保证了系统的稳定性和响应速度。
编码器是FOC控制系统的关键传感器。增量式编码器通过光栅盘上的条纹图案，产生A、B两路相位差90度的脉冲信号。当电机转动时，传感器检测条纹变化，输出方波信号。通过计算脉冲数量可以得到角位移，通过判断A、B信号的相位关系可以确定旋转方向。这些信息为FOC控制提供精确的位置和速度反馈。
FOC控制技术已经成为现代电机控制的标准方案。它在电动汽车、工业自动化、机器人等领域得到广泛应用。FOC控制具有效率高、噪音低、控制精度高、响应速度快等优点。通过编码器提供的精确位置反馈，FOC控制器能够实时调整电机的磁场方向，实现最优的转矩输出，这使得无刷电机在各种应用场合都能发挥出色的性能。