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磁场定向控制（FOC）即矢量控制，是一种利用两个正交分量对三相交流感应电动机驱动定子进行变频控制的技术。一种定义定子产生的磁通量，另一种对应由电机转速决定的转矩，而电机转速由转子位置决定。它使用电流控制来高精度和高带宽地控制三相电动机和步进电动机的转矩。
为什么要使用FOC？
磁场定向控制也称为矢量控制，是使用正交施加的电流驱动电动机的最有效方法。简而言之，您不能简单地控制产生特定扭矩所需的电流量。那是因为您还具有与转子中的磁铁磁场的相位。将同相电流施加到磁场不会产生转矩，但是正交施加电流会产生转矩。FOC只是解决此问题的一种方式，因此需要实际电流和转子位置信息。
 | 现场控制如何工作？简而言之，如果您希望驴子向某个方向移动，则可以用皮带牵引它，并希望它会跟随您向您的方向移动。由于驴不会直线行走，因此它可能无效，但是它将或多或少地移动至所需的位置。但是，您可以在驴子前面举一个胡萝卜，以确保它按照您希望的方式精确移动。只要能看见胡萝卜，它就会跟随它，因此您需要知道驴子的位置。在此示例中，胡萝卜是正交电流I Q，它通过知道转子的准确位置来控制电动机，转子在本例中为驴。 磁体放置在转子的背面，并在靠近该磁体的位置安装磁传感器IC，即可创建一个显示绝对位置的反馈系统，而不会占用太多空间。虽然不适合更高速度或要求高分辨率的应用，但它是一种经济高效的闭环解决方案，具有许多系统可接受的反馈。为避免任何对准错误，准确安装传感器IC和磁体非常重要。 |
获取向量要知道转子的位置，重要的是要知道由电动势（EMF）决定的磁场方向。毕竟，电动机是通过感应电流和电压来控制的，感应电流和电压会改变定子磁场的总和。这也被称为电动机的电流磁通，或I d。由于正交分量I Q和I D都可以可视化为矢量，因此面向磁场的控制也称为矢量控制。通过将实际的相位电流从定子固定坐标系转换为场同步坐标系，可以使用两个简单的数学变换（分别称为Clarke和Park）来找到这些矢量。 |  |
使用FOC，可以使用两个PI电流控制器分别控制电动机电流矢量的两个分量。这些转换基于实际的转子角度，该角度必须由位置传感器（例如霍尔传感器或编码器）获取。一个电流控制器用于控制电动机的转矩，因此被称为转矩控制器，另一个电流控制器用于控制电动机内部的磁通量。该磁通量主要由转子产生，因此其目标值通常为零。
伺服控制在此控制结构中增加了速度和位置控制器，以使其完全适合定位应用。所有控制器都需要适当的反馈，以在高动态条件下工作并补偿未知的负载力。对于电流控制器，这意味着需要测量线圈电流。可以使用编码器或霍尔传感器大致测量位置。由于速度传感器并不常见，因此通常通过位置信号的微分来计算电动机的速度。
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