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现在无刷电机越来越多的进入人们的视野，因为他的控制精度更高，相对直流电机而言可以更稳定的工作等特点，被越来越多的应用于机器人行业，而无刷电机的控制离不开FOC控制。

FOC（field-oriented control）为磁场导向控制，又称为矢量控制（vector control），是一种利用变频器（Variable-frequency Drive，VFD）控制三相交流马达的技术，利用调整变频器的输出频率、输出电压的大小及角度，来控制马达的输出。
其特性是可以分别控制马达的磁场及转矩，类似他激式直流马达的特性。由于处理时会将三相输出电流及电压以矢量来表示，因此称为矢量控制。
是目前无刷直流电机（Brushless Direct Current Motor，BLDCM）和永磁同步电机（Permanent-Magnet Synchronous Motor，PMSM）高效控制的zuijia选择。
FOCjingque地控制磁场大小与方向，使得电机转矩平稳、噪声小、效率高，并且具有高速的动态响应。由于FOC的优势明显，目前已在很多应用上逐步替代传统的控制方式，在运动控制行业中备受瞩目。
FOC按照电机有无传感器来区分，可以分为有感FOC和无感FOC。对于有感FOC，由于电机的传感器（一般为编码器）能反馈电机转子的位置信息，因此在控制中可以不使用位置估算算法，控制起来相对无感FOC简单，但是对带传感器的电机应用来说，往往对控制性能要求较高。
对于无感FOC，由于电机不带任何传感器，因此不能通过简单读取传感器的测量值来得到电机转子的位置信息，所以在控制中需要通过采集电机相电流，使用位置估算算法来计算转子位置。虽然无感FOC的控制难度较大，但是它可以避免传感器故障的风险，并且省去了传感器的成本，同时简化了电机与驱动板间的布线。目前，无感FOC多应用在风机类的场合中。

矢量控制可以适用在交流感应马达及直流无刷马达，早期开发的目的是为了高性能的马达应用，可以在整个频率范围内运转、马达零速时可以输出额定转矩、且可以快速的加减速。
不过相较于直流马达，矢量控制可配合交流马达使用，马达体积小，成本及能耗都较低，因此开始受到产业界的关注。矢量控制除了用在高性能的马达应用场合外，也已用在一些其他行业中。
目前就有太兆智控公司以矢量控制技术为核心，将矢量控制广泛应用于服务机器人、家电、AGV、电动工具和工业控制等行业中，并不断拓展其他领域。

2. FOC的Zui简理解

FOC作为目前使用较多的控制算法，对于初学者来说要迅速理解该其中理论确实有很多问题，但在学习该理论之前，我们先在脑海里建立一个磁场定向控制（FOC）的直观概念，理解起来就显得容易多了。

顾名思义，FOC是磁场定向控制，所以我们控制的是磁场方向，转子的力矩正比于定子磁场向量与转子磁场向量的X乘（矢量积）。因此当定子磁场向量与转子磁场向量垂直时，我们可以得到Zui大转矩。
有了以上概念，剩下的便是通过驱动电路来产生电压继而得到电流来产生相应磁场，其中，磁场正比于电流且两者方向一致。
电压->电流->磁场
那么这里就有两个问题：

1、三相电压如何确定？2、电流向量，即磁场向量的方向如何确定？

先来说第一个问题：三相电压如何确定？
电压与电流应该是同频同向，只是由于感性负载的原因，电流相位上滞后于电压，所以比较普遍的做法是通过建立PI控制器，输入为电流，输出为电压来得到需要的电流。具体实现请查找相关文献。
再来说第二个问题：电流向量，即磁场向量的方向如何确定？
电流向量的方向与转子垂直，因此需要得到转子实时位置，这里分有无传感器两种方式。有了转子的位置后，我们就可以得到控制电流的方向。
在FOC里常用的控制模式有两种：
1、力矩模式
2、速度模式
力矩模式为直接控制电流向量大小，而速度模式通过PID控制器，输入为参考速度与实际速度，输出为电流向量大小。

3. FOC实现概述

FOC控制的其实是电机的电磁场方向。转子的转子力矩正比于定子的磁场向量与转子磁场矢量的矢量积。由矢量的关系可知，若使电机的转矩时刻保持Zui大，则定子磁场向量应与转子磁场向量相互垂直。又因为磁场的大小与方向与电流的大小与方向有着直接的关系，所以在用FOC控制算法控制BLDC时的关键就是控制三相输入的电流大小与方向。而控制电流产生定子磁场与转子磁场垂直的关键在：控制稳定的三相输入电压及其电流向量，并且我们得知道转子的实时位置。
输入电流的方向控制，FOC给出了空间电流矢量的概念。其实质是将三相的电流矢量结合，再分解为垂直和平行于转子磁体轴方向的两个分量即d-q结构。垂直方向的电流分量所产生磁场正交于转子的磁场，这就产生了旋转力矩。而平行于转子磁轴方向的电流分量，所产生的磁场与转子磁场一致，就不会产生任何的力矩。另外，一个好的控制算法就需要使这个平行于转子磁轴方向的电流分量尽量Zui小化，因为，这个电流分量只会使电机产生多余的热量，并加剧轴承的磨损。
我们需要控制线圈的电流，以使垂直于转子磁轴方向的电流分量达到Zui大。由此而得到的电机力矩和这个电流分量的大小成比例。
为了使与转子磁场同向的定子电流矢量Zui小化（为零）且垂直的磁场Zui大化，定子线圈内的弦波电流需要随着转子的转动角度实时地进行相位调整。控制稳定的三相电流输入可以建立P-I控制器，P-I控制是在不停的调制输入，一旦电机电流被转化成d-q结构，控制将变得非常简单。我们需要两路P-I控制器；一个控制平行与转子磁场的电流，一个控制垂直向电流。因为平行向电流的控制信号为零，所以这就使电机平行向的电流分量也变成零，这也就驱使电机的电流矢量全部转化为垂直向的电流。由于只有垂直向电流才能产生有效的力矩，这样电机的效率被Zui大化。另一路P-I控制器主要用来控制垂直向的电流，以获得与输入信号相符的需求力矩。这也就使垂直向电流按照要求被控制以获得所需的力矩。