机器人控制基础：无刷直流电机控制方法

无刷直流电机（BLDC）因取消了机械换向器和电刷，需通过电子换向和闭环控制实现稳定运行，其控制方法围绕 “精准换向”“转速 / 转矩调节” 和 “动态性能优化” 展开，具体可分为基础控制、进阶控制和辅助控制策略三大类，详细如下：

一、基础控制方法（核心是电子换向）

无刷直流电机的定子绕组为多相（常见三相），转子为永磁体，需通过电子开关按转子位置依次导通绕组，产生旋转磁场拖动转子，这一过程称为 “电子换向”，是所有控制方法的基础。

1. 基于位置传感器的换向控制

通过位置传感器实时检测转子磁极位置，触发对应绕组导通，确保定子磁场与转子磁场保持最佳夹角（通常 90° 电角度，以最大化输出转矩）。

• 霍尔传感器换向（最常用）

  • 原理：在定子上安装 3 个互差 120° 电角度的霍尔元件，检测转子永磁体的磁场变化，输出高低电平信号（如 “101”“100” 等 6 种组合），对应 6 种绕组导通逻辑（三相六状态）。
  • 优势：成本低、电路简单，适用于中低速、精度要求不高的场景（如家电、风扇）。
  • 劣势：霍尔元件安装位置误差会导致换相偏差，高速时可能因响应延迟影响性能。

• 编码器换向（高精度场景）

  • 原理：通过光电编码器或磁编码器输出转子绝对位置信号（如每转 1024 脉冲），计算实时角度后生成换向时序。
  • 优势：位置检测精度高（角度分辨率可达 0.3