需要低速運(yùn)轉(zhuǎn)的無刷電機(jī)經(jīng)常運(yùn)用在電動車、機(jī)器人關(guān)節(jié)、醫(yī)療設(shè)備等場景。最近有客戶找到我們開發(fā)無刷電機(jī)驅(qū)動方案，他的需求是低轉(zhuǎn)速，而且需要精準(zhǔn)控制電流。經(jīng)常開發(fā)無刷電機(jī)驅(qū)動方案的工程師都知道，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的無刷電機(jī)控制難度比低速要難得多。我們今天來探討一下這個問題吧。

首先，我們分析一下無刷電機(jī)在低速情況難以控制的幾個可能性：

電機(jī)的電感特性

無刷電機(jī)的電感會影響電流的變化速度。在低速時，電感效應(yīng)較弱，電流響應(yīng)較慢，導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出波動，容易引起抖動和不穩(wěn)定。

反電動勢的影響

無刷電機(jī)在低速時反電動勢（Back-EMF）較小，而反電動勢是常規(guī)速度估計的關(guān)鍵信號，信號弱時，速度估算的準(zhǔn)確性下降，影響電機(jī)的穩(wěn)定控制。

負(fù)載和摩擦的非線性

在低速運(yùn)行時，負(fù)載的摩擦力和粘滯力的非線性影響較大，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩容易不足，難以保持穩(wěn)定運(yùn)行。

控制器的精度要求

低速時，需要更精確的電流和位置控制，然而由于電流傳感器、位置傳感器（或估算）的分辨率有限，控制精度難以保證。

想實現(xiàn)控制穩(wěn)定，可以嘗試以下技術(shù)：

無傳感器FOC（Field-Oriented Control）

通過估算電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁場方向來進(jìn)行控制，能夠在低速時提供更精確的轉(zhuǎn)矩控制。無傳感器FOC依賴于電流的估算和控制算法的精度，在低速時通過改進(jìn)算法，可以更好地應(yīng)對反電動勢信號弱的問題。

傳感器FOC控制 使用位置傳感器

（如霍爾傳感器或編碼器）來直接獲取電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，從而實現(xiàn)高精度的閉環(huán)控制。這種方法在低速運(yùn)行時穩(wěn)定性較高，但成本和復(fù)雜性也會增加。

滑?？刂疲⊿liding Mode Control, SMC）

滑模控制是一種非線性控制方法，特別適合處理系統(tǒng)的非線性和不確定性。在無刷電機(jī)的低速運(yùn)行中，滑?？刂颇軌蚝芎玫貞?yīng)對負(fù)載的非線性特性和擾動，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

自適應(yīng)控制

通過實時調(diào)整控制參數(shù)來適應(yīng)不同的運(yùn)行狀態(tài)，自適應(yīng)控制能夠在低速時調(diào)整電機(jī)的控制策略，以應(yīng)對負(fù)載變化和摩擦力的影響，從而提升低速穩(wěn)定性。

低速起動算法

在低速啟動時，可以采用專門的低速啟動算法，降低啟動電流，平滑加速過程，以減少抖動和失步現(xiàn)象。