本系列博客將從零，詳細的講解FOC電機調速器的製作（包括電機理論知識、軟件、硬件，以及具體的實現）。涉及的知識面有點大，希望讀者是有一定計算機知識儲備的受過高等教育的學生或者相關行業的公司職員。或者意志堅定要做好FOC的所有人。
最近手欠做起了無刷電機的控制器。查閱大量文獻和博客發現，對於無刷電機的控制在國外已經非常的普及，在國內相應的創客卻很少有開源的（網上找到的國內資料要不就是隻講理論，要不就是一幫碼農貼代碼）。爲什麼國內就不能有正兒八經的創客？網絡如此發達，各種資料滿天飛，無窮無盡的知識任你學習的時候爲什麼還有這麼多人執着於低級趣味的東西，很難理解！！！
無刷電機模型
對於無刷電機的認知，百度一搜索一大堆，正經值得看的沒幾個。爲何我天朝最大的搜索引擎搜出來的文章都是一堆雞肋？對於電機的模型大家可以參考下面這個視頻
英文版：https://www.bilibili.com/video/BV1Vb411v7b5?from=search&seid=14734105852856697683
聽不懂英文可以看中文版的：https://www.bilibili.com/video/BV1VW41197af/?spm_id_from=333.788.videocard.3
翻譯做的不錯，B站還是人才多啊！！！
視頻看完還是沒懂？沒關係的，下面我比視頻更詳細的講解一遍。（學習是需要耐心的，視頻一邊看不懂可以看十遍，但是要認真，閱讀我的講解亦如是）。
電機構造
我們市面上的電機有很多，我這裏只講解在航模上用的最普遍的無刷直流電機（BLDC）。這種電機一般都是外轉子，而且是使用永磁體作爲轉子的電機。實物可以參考淘寶圖片或者百度圖片（搜索關鍵詞可以：新西達A2212、朗宇x4110s等）。如下圖：
可以看出電機裏面是固定不懂的多組線圈，外圈是固定着永磁體磁鋼的轉子。線圈引出三根導線，電機的三相通電線。
電機模型與運動原理
電機模型
下面簡化電機的模型如下圖：
我們做個約定，如果電流從A相、B相、C相進入線圈，在該相線圈中都產生從圓心指向外面的磁場也就是電磁鐵的N極。相反電流從該線圈出來產生指向圓心的磁場，電磁鐵的S極。即如下圖，A相通電源的正極，B相通電源的負極，將產生如下圖（左）箭頭所示的磁場。
對應於帶着永磁體的外轉子將產生如上圖右邊黑色箭頭所示的方向轉動，原理很簡單磁鐵同極相互排斥。
電機運動原理
通過上圖已經稍微知道了電機運動的原理（非常簡單，同極相斥異極相吸，當然也可以理解成安培力——通電導線在磁場中受力，使用左手定則。其實都是一回事），下面我們詳細的講解電機旋轉的原理。如下圖，改變三相通電順序能得到電機順時針旋轉：
根據同極相斥異極相吸，這個旋轉原理很簡單。下面我們使用磁場的概念來理解一下。
我們完全可以把轉子外殼想象成一個永磁鐵的內部，事實上根據磁感應線的分佈實際情況也是這樣的。如下圖
這樣就完全可以想象成兩個磁鐵在運動，當然可以是相互吸引（追逐）也可以是相互排斥（驅趕）。
電角度與機械角
很明顯我們見到的和市場上賣的無刷電機都不能長這個樣子。下面我們需要普及一下電角度和機械角度的關係。首先，我們都知道轉一圈是360°（角度）或者數據說是2Π（弧度）。但是，我們給線圈的通電只有正向通電的反向通電，還有就是調整通電電壓的大小。一維向量怎麼描述旋轉？這是個很簡單的問題------投影（當然需要兩個向量來描述）。我們先分析一個向量的描述。（下面的圖我們暫且稱爲一維向量描述旋轉吧。）
紅色向量在X軸的投影就是X軸對本次旋轉的描述，當然要隨時間變化纔算是在運動。在X軸的投影是怎麼變化的，很簡單，理工科生非常熟悉的餘弦函數: X = Acos(α)。具體變化如下圖
對於電壓我們可以這麼描述，就是在導線上通電電壓大小爲u= Ucos(α)。對的有半個週期要嚮導線中通反向電壓，當然在實際中
我們會通過時間等效原理來模擬。這個電壓的大小變化。
下面回到電角度，關於電角度和機械角度的關係非常簡單，百度，必應，wiki不管哪個搜索引擎都能搜索出這個公式：
電角度=機械角度×極對數
也就是說，對於磁極對數爲3的電機，機械角度120°代表的就是電角度360°。對於只有一對磁極的電機很容易解決，機械角度就是電角度，上面一節的都是這個例子。實際的磁極對數往往很多，比較普遍的有7對，10對（也就是電機外殼有上有14或者20個永磁鐵）。用上面把電機外殼想象成一個磁鐵內部的原理就行不通了，因爲3對磁極對數的電機外殼長這樣。如果你把正面相對的兩個磁極想象成一個磁鐵那麼這三對磁極合成的磁場爲0，好了電機永遠別想動了。
那我們該怎麼想，其實上面情況在中心的磁場確實爲0，但是我們會進入上面這個誤區也就是因爲大家都認同了我的那個比喻，兩個間隔一定的磁鐵可以認爲是一個磁鐵的內部。我不會否定我的比喻，只是看不明白的人想歪了。既然兩個磁鐵可以形成新的磁鐵，那麼上圖中跟自己磁極最近的異極應該是自己兩邊的兩個磁鐵。糾正一點，我沒有說磁場是直的，事實上磁場大部分都是彎的。這個時候的磁場長這樣：
這樣就明白了，磁場從一個極到另一個極只不過是從外殼上一塊磁鐵到另一塊磁鐵。對於線圈通電上面使用兩個磁鐵追逐和驅趕的比喻其實是有科學理論基礎的，那是什麼，那就是通電導體在磁場中會有力的作用。很簡單吧，那個法國老頭A.安培早就想好了，大小方向都給說明白了。咱再結合物理大佬牛頓的理論——力是相對的，就解釋了線圈中電流的變化導致了帶有永磁體的電機外殼轉動。所以電機的運動最終依靠的還是安培力。前面我說的把通電線上的電壓從正向通電到反向通電就是我們的二維電向量旋轉180°，然後再緩慢變回正向通電，整個過程中電向量變化了360°。這很容易理解，通過下圖就可以理解其變化了。
120°變化一個週期，非常容易理解電角度和機械角度的關係了。
電機常識普及就到這裏了，後面會使用STM32實現個簡單的FOC控制。這裏有參考很多的論文，博客，我寫的時候沒有記也就不注了。全網的知識，大家趕緊學吧！！！
——一個業餘的碼農