CN117318563A - 开环马达控制 - Google Patents

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CN117318563A CN202310731659.3A CN202310731659A CN117318563A CN 117318563 A CN117318563 A CN 117318563A CN 202310731659 A CN202310731659 A CN 202310731659A CN 117318563 A CN117318563 A CN 117318563A
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S·库尔卡尼
P·库尔卡尼
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Abstract

披露了一种马达控制器(100)，该马达控制器被适配成耦合到具有转子的马达(M)。马达控制器(100)包括存储设备(120)，该存储设备包含软件(125)。马达控制器(10)还包括处理器核心(110)，该处理器核心耦合到存储设备(120)并被适配成耦合到马达(M)的。处理器核心(110)被配置成响应于确定基于关于时间的逆指数函数而确定的转子的速度而以开环控制操作马达(M)。

Description

开环马达控制
背景技术
许多类型和配置的电动马达是可用的，包括例如直流(DC)马达和交流(AC)马达。AC马达也有多种类型(包括，例如，三相马达。三相马达包括例如三对定子绕组。三个正弦电流(针对每对定子绕组有一个正弦电流)由例如DC到AC逆变器生成。三个正弦信号(例如电流)相对于彼此异相120度。关于正弦电流中的第一正弦电流，第二电流相对于正弦电流中的第一正弦电流异相120度，第三电流相对于第一正弦电流异相240度。
发明内容
在一个示例中，马达控制器被适配成耦合到具有转子的马达。马达控制器包括存储设备，该存储设备包含软件。马达控制器还包括处理器核心，该处理器核心耦合到存储设备并被适配成耦合到马达。处理器核心被配置成响应于确定基于关于时间的逆指数函数而确定的转子的速度而以开环控制操作马达。
在另一个示例中，马达控制器还包括存储设备及处理器核心，该存储设备包含软件。处理器核心被配置成响应于确定基于二次函数确定的转子的速度而以开环控制操作马达。二次函数包括关于时间的第一项和关于时间的平方的第二项，第一项包括马达的第一机械特性，第二项包括马达的第二机械特性和第一机械特性的平方。
在又一个实施例中，一种用于以开环操作控制具有转子的马达的方法包括基于关于时间的逆指数函数计算转子速度以及基于计算出的马达速度生成用于马达的电流。
在另一个实施例中，一种用于在开环操作中控制具有转子的马达的方法包括基于二次函数计算转子速度，该二次函数包括关于时间的第一项和关于时间的平方的第二项。第一项包括马达的第一机械特性，第二项包括马达的第二机械特性和第一机械特性的平方。该方法还包括基于计算出的马达速度生成用于马达的电流。
附图说明
为了详细描述多个不同示例，现在将参照附图，在附图中：
图1是根据示例的马达和用于控制马达的系统的框图。
图2是根据示例的用于控制马达并包括用于将马达控制从开环控制切换到闭环控制的自动切换控制器的场定向控制(FOC)技术的功能框图。
图3是图示时域马达感测电流与通过Clarke变换实现的正交参考之间的关系的矢量图。
图4是图示通过Clarke变换实现的正交参考与通过Park变换实现的旋转参考系之间的关系的矢量图。
图5是图示使用逆指数函数和二次函数估计的马达速度对比于时间的示例的曲线图。
图6是图示根据示例的用于将马达控制从开环控制自动改变为闭环控制的方法的流程图。
附图中使用相同的附图标号或其他附图标记来指代(在功能和/或结构方面)相同或相似的特征。
具体实施方式
本文描述的实施例涉及能够对无传感器马达进行开环和闭环控制的马达控制器。本文描述的马达控制器可以用于多种类型的系统，比如电动车辆(EV)、工业应用等。无传感器马达没有用于例如测量马达速度或转子位置的传感器。替代地，在闭环控制期间，控制器基于马达电流估计马达速度和转子位置，并使用这些估计值来控制供应到马达的电流幅值，并且因此控制马达的速度。马达控制器包括估计马达速度和转子位置的速度和位置估计器。然而，在马达初始启动时，直到马达速度变得足够大时，基于马达电流的速度和位置的估计值不够准确，无法用于马达的闭环控制。相应地，马达控制器在马达的开环控制中初始化，在该开环控制中，提供表示马达速度的预定值和计算出的转子位置以用于控制马达。如下所述，开环控制期间转子位置的计算是基于关于时间的逆指数函数的。逆指数函数中所包括的一个或多个参数可以是基于马达的机械特性的，比如马达摩擦和/或马达惯量。逆指数函数的使用有利地准许马达速度更快地增加到它的目标水平，并且与使用其他函数(比如一些常规马达开环控制技术的二次函数特性)相比不会失去同步。与使用二次函数相比，使用本文描述的逆指数函数的马达的开环加速实现了更稳定的操作。响应于马达的速度足够大(例如，接近其目标速度)，控制器停止开环控制并实施对马达的闭环控制。
在本文描述的示例中，马达控制技术是用于三相无传感器马达(例如，永磁同步马达或感应马达)的场定向控制(FOC)技术。本文描述的FOC控制技术也适用于单相和三相电网同步逆变器。
图1是三相马达系统100的框图。马达系统100包括处理器核心110、存储设备120、输入/输出(I/O)接口130、模数转换器(ADC)150、三相逆变器140和马达M。处理器核心110耦合到存储设备120，并执行储存在存储设备120中的软件125。存储设备120是非暂时性存储设备，比如易失性存储器(例如，随机存取存储器)或非易失性存储器(例如，只读存储器)或其组合。虽然图1中示出了单个处理器核心110，但其他实施例包括共同执行软件125的多个处理器核心。处理器核心110在执行软件125时实现本文描述的功能。可编程值109可以经由任何合适类型的接口(例如，内部集成电路(IIC或I2C))而提供给处理器核心110(例如，通过存储在存储设备120中并由处理器核心110检索)。可编程值的类型和用途如下所述。马达M包括三个相(例如，a相、b相和c相)，并且每个相可以利用一对定子绕组，该一对定子绕组从三相逆变器140接收正弦或近似正弦的电流。a相、b相和c相分别从三相逆变器140接收正弦电流154、155和156。
I/O接口130和ADC 150也耦合到处理器核心110。处理器核心110在信号线115上生成控制信号，I/O接口130将这些控制信号作为信号ma、mb和mc输出到三相逆变器140。I/O接口130可以包括缓冲器以将信号ma、mb和mc驱动到三相逆变器140。如下所述，三相逆变器140包括用于三个相a、b和c中的每一个相的一对晶体管/开关(在开关节点处耦合到低侧晶体管的高侧晶体管)。逆变器140使用来自处理器核心110的信号ma、mb和mc中的每一个信号以实现用于相应高侧晶体管和低侧晶体管的占空比。高侧晶体管的占空比为其中m是ma、mb或mc中的相应值。对应低侧晶体管的占空比为/>m的值(以及因此占空比值)由处理器核心110以正弦的方式改变。通过对于每个相以正弦的方式随时间改变每对晶体管的占空比，生成用于该相的正弦电流。
ADC 150分别从电流传感器157、158和159接收模拟信号Ia 151、Ib 152和Ic 153。模拟信号Ia、Ib和Ic分别表示三个相a、b和c的瞬时电流154、155和156(例如，与其成正比)。在一个示例中，模拟信号Ia、Ib和Ic中的每一个是与其相应相电流154-156的瞬时幅值成比例的电压。
在一个实施例中，处理器核心110、存储设备120、I/O接口130和ADC 140制造在同一集成电路(IC)上(例如，在单个半导体管芯或在IC封装内互连的多个半导体管芯上)。在另一个实施例中，存储设备120可以制造在与包括处理器核心110、I/O接口130、逆变器140和ADC 150的IC分离的IC上。通常，处理器核心110、存储设备120、I/O接口130、逆变器140和ADC 150中的任何两者或更多者可以制造在同一IC上。在另一个实施例中，三相逆变器140可以实现在与其他电路元件相同的半导体管芯上，或者可以制造在单独的半导体管芯上、但与其他电路结构合并到相同的IC封装/模块中。
在一个示例中，处理器核心110在执行软件125时实施用于控制马达M的操作的FOC技术。下面描述的FOC技术分别控制马达的定子电流的转矩和磁通量分量。以下对FOC技术的描述适用于马达的闭环控制，在该闭环控制中，基于马达电流的测量值计算转子速度和通量位置。在闭环控制的描述之后，提供了开环控制，在该开环控制中，使用关于时间的逆指数函数而不是使用马达电流来估计通量位置。
图2是用于实施FOC技术以控制马达的速度的软件125的功能框图200。在替代性实施例中，图2中包括的功能块可以使用电路系统(例如，处理器、微处理器、微控制器、存储器、状态机、ADC、数模转换器(DAC)、触发器、寄存器、逻辑门和/或其他类型的逻辑电路)的任何组合和/或软件实现。
图2的框图包括用于开环操作和闭环操作两者的Clarke变换210、Park变换220、逆Park变换230和空间矢量脉冲宽度调制器(PWM)240。空间矢量PWM 240包括逆Clarke变换。框图200进一步包括速度和位置估计器260，比例积分(PI)控制器271、272和273，以及减法器281、282和283。速度和位置估计器260、减法器281和PI控制器271用于闭环操作，而不是开环操作。
来自ADC 150(ADC 150未在图2中示出)的与模拟信号Ia、Ib和Ic相对应的数字值被提供作为Clarke变换210的输入。在一些实施例中，Clarke变换210使用三个模拟信号Ia-Ic中的两个信号的数字等效值，如下所述。电流传感器157-159中的每一个电流传感器都可以实现为包含在逆变器的三个相中的每一个内的感测电阻器。每个相可以包括高侧和低侧晶体管对。感测电阻器可以耦合到相应相内的低侧晶体管。只有当相应的低侧晶体管“导通”时，电流才会流过感测电阻器。由于低侧晶体管及其配对的高侧晶体管以正弦方式变化的占空比(如下所述)互易地“导通”和“关断”，因此低侧晶体管在每个切换周期的一部分期间“关断”。当低侧晶体管“关断”时，没有电流流过感测电阻器，因此该相的检测电流信号(Ia-Ic)不可用于Clarke变换。相应地，Clarke变换使用检测电流信号中的两个检测电流信号，其中关于要在任何时间点使用哪两个检测电流信号的选择是不同的。
Clarke变换210将三相系统(Ia，Ib，Ic)投影到二维(α，β)正交系统中。Clarke变换210执行以下方程以将Ia、Ib和Ic中的两个转换为Iα和Iβ。假定电流Ia和Ib是方程(1)中的两个选定电流，但一般来说，方程(1)使用三个电流Ia、Ib和Ic中的任何两个电流。
图3示出了三相a、b、c坐标系与二维(α，β)正交系之间的关系。电流Ia-Ic相对于彼此异相120度，并且位于图3中的相应a轴、b轴和c轴上。电流矢量Iα与a轴成直线(a轴和α轴是共线的)，电流矢量Iβ沿β轴。β轴与α轴正交。矢量301是复合定子电流矢量(Is)，该复合定子电流矢量是Iα和Iβ的矢量和，因此是马达的电流信号Ia和Ib的数学组合(根据方程(1))。
Clarke变换210输出Iα和Iβ作为Park变换220的输入。Park变换220将(α，β)正交系投影到旋转参考系(d，q)上，如图4所示。旋转参考系是以恒定角速度旋转的参考系，该恒定角速度可以或可以不与转子的速度相同。例如对于永磁同步马达，旋转参考系的速度与转子速度相同，旋转参考系的d轴与转子的d轴(例如从磁体的南极延伸到磁体的北极的轴线)对齐。相应地，旋转参考系的d轴与转子的通量对齐。α轴与d轴之间的角度θ是转子通量位置。在闭环控制中，转子通量位置θ由速度和位置估计器260计算并提供给Park变换220。q轴与转子转矩对齐。基于Iα和Iβ，在一个实施例中，Park变换220如下计算(d，q)域中的通量(Id)和转矩(Iq)分量：
通量分量Id和转矩分量Iq是Park变换220的输出并且取决于电流矢量分量(Iα，Iβ)和转子通量位置θ。根据FOC控制技术，处理器核心110独立控制通量电流分量(Id)和转矩电流分量(Iq)。
在闭环操作期间，速度和位置估计器260接收来自Clarke变换210的输出Iα和Iβ以及信号Vα和Vβ作为输入，这些信号是来自逆Park变换230的输出值。使用Iα、Iβ、Vα和Vβ的值，速度和位置估计器260计算反电动势(BEMF)，然后使用计算出的BEMF来计算转子速度ω和通量位置θ。在一个实施例中，速度和位置估计器260使用以下方程计算α、β参考系中的
其中rs是马达的电阻，并且
电感值和/>其中Ld和Lq分别是d轴电感和q轴电感。速度和位置估计器260在闭环操作期间计算转子位置θ，但是用于计算/>的前述方程使用转子位置θ。假设的是马达的电感不会非常快地明显变化(例如，在一个采样样本内)，因此先前由速度和位置估计器260计算的转子位置θ用于计算马达电感的当前值/>在一个实施例中，速度和位置估计器260然后基于α、β参考系中的BEMF计算d、q旋转参考系中的BEMF(分别为Ed和Eq)，然后计算转子速度ω和位置θ，如方程4-6中提供的。
θ＝∫ω*dt (6)
减法器281从参考速度值ωref(马达的目标速度并由处理器核心110生成)中减去转子速度ω以产生误差值errω289。误差值errω289是PI控制器271的输入。在一些示例实施例中，PI控制器271、272和273是采用反馈的控制环路软件模块，而在其他示例实施例中，这些PI控制器以硬件实现。一般来说，PI控制器重复接收到作为期望设定点(例如，在PI控制器271的情况下，参考速度值ωref)与测量的过程变量(例如，转子速度ω)之间的差异的误差值，并基于比例和积分项为另一个过程变量生成调整。例如，在PI控制器271的情况下，生成的调整是Iqrefa。在闭环操作期间，多路复用器231被配置成选择“1”输入，因此Iqrefa被提供作为多路复用器的作为Iqref的输出。下面描述多路复用器231和232的操作。
减法器282从Iqref中减去Iq以生成输出值errq 285。PI控制器271-273是实现以下方程的数字控制器：
u(t)＝Kp+Ki/s (7)
其中u(t)是PI控制器的输出值与输入值(例如误差值)的比率，Kp是比例增益，Ki是积分增益，“s”是拉普拉斯变量。PI控制器包括比例分量和积分分量。比例分量对误差的当前值进行操作，而积分分量对先前的误差值进行操作。比例分量确保稳态误差变小，但一般不能确保误差为零。然而，因为它对当前误差值进行操作，所以比例分量收敛得相对较快。积分分量确保稳态误差变为零。但是，因为它对先前的误差值(误差历史)进行操作，所以它比比例分量收敛得更慢。一般来说，PI控制器的比例分量将误差降低到相对较低的值，积分分量进一步将误差减小到零。PI控制器271收敛的速度和观察到的任何过冲或下冲由比例增益(Kp)和积分增益(Ki)的值确定。
来自Park变换220的输出Id和Iq分别是d、q旋转参考系中的通量和转矩电流值。通过减法器282从Iqref值中减去来自Park变换的Iq分量以产生误差值errq 285。PI控制器272处理值errq以计算(d，q)旋转参考系中的电压值Vq。减法器283从通量参考值Idref中减去Id以计算通量误差值errd 291。PI控制器273接收误差值errd 291并输出电压值Vd。电压Vq和Vd分别是施加到马达的q轴电压和d轴电压，使得q轴电流和d轴电流匹配它们相应的参考。
逆Park变换230将旋转坐标系通量和转矩值Vd和Vq分别变换成(α，β)静止正交参考系中Vα和Vβ的对应值。来自速度和位置估计器260的转子通量位置θ也被提供给逆Park变换230。在一个示例中，Park变换将Vα和Vβ计算为：
Vα＝{Vd*cos(θ)}-{Vq*sin(θ)} (8)
Vβ＝{Vd*sin(θ)}+{Vq*cos(θ)} (9)
然后将值Vα和Vβ提供给空间矢量PWM 240，该空间矢量PWM使用值Vα和Vβ产生驱动三相逆变器140的信号ma、mb和mc。逆变器140将电压参考值(ma、mb、mc)转换为占空比，这些占空比控制相应逆变器相内的晶体管的导通和关断状态，使得相的开关节点上的、施加到马达的电压具有与电压参考值(ma、mb、mc)大致相同的平均电压。上面提供了ma-mc与相应占空比之间的关系。
如上所述，由速度和位置估计器260计算的速度(ω)和转子位置(θ)的值在马达启动时不一定准确，因为速度和位置由BEMF确定，并且BEMF在低马达速度下具有相对较差(低)的信噪比(SNR)。
图2的FOC框图还包括自动切换控制器229和多路复用器231和232(例如，在由处理器核心120执行的软件中实现)。自动切换控制器229接收由速度和位置估计器260计算的BEMF的d轴和q轴估计(分别为Ed和Eq)作为输入。自动切换控制器229确定(如下所述)马达M是以开环控制还是以闭环控制被操作，并生成选择信号(SELECT)，该选择信号是用于多路复用器231和232的控制信号。
自动切换控制器229可以实施任何合适的技术以确定是应执行开环控制还是应执行闭环控制。在一个示例中，自动切换控制器229重复计算马达M在例如旋转参考系(d，q)中的BEMF，并确定计算出的BEMF的矢量分量(例如，沿q轴的分量)何时在总BEMF的阈值内。当计算出的BEMF分量在总BEMF的阈值内时，自动切换控制器229将马达控制器从马达M的开环控制切换到闭环控制。该技术在题为“Automatic Transition of Motor Controller FromOpen-Loop Control to Closed-Loop Control[马达控制器从开环控制到闭环控制的自动过渡]”并且通过援引整体并入本文的美国专利申请序列号17/364,540中进一步描述。
多路复用器231具有连接到Igrefm信号的第一输入(例如，0输入)和连接到Iqrefa信号的第二输入(例如，1输入)。选择信号SELECT指示两个输入中的哪一个输入将其信号提供给输出。输出信号是上面参考减法器282的输入描述的Iqref。0输入接收标记为Iqrefm的值，该值是提供给处理器核心110(图1)的可编程值109之一。外部设备(未示出)可以将Iqrefm的值传输到处理器核心110。在开环操作期间，SELECT信号被设置为第一逻辑状态(例如，“0”)以致使选择多路复用器231的0输入。PI控制器271的输出示出为Iqrefa。在闭环操作期间，SELECT信号被设置为第二逻辑状态(例如，“1”)以致使选择多路复用器231的1输入。在开环操作期间，Iqref等于Iqrefm。在闭环操作期间，Iqref等于来自PI控制器271的Irefa。
多路复用器232也有0输入和1输入。来自速度和位置估计器260的转子位置θ的估计值被提供给1输入。多路复用器232的0输入是计算出的值θ_openloop。转子位置的开环值(θ_openloop)基于以下速度(ω)方程计算：
其中“t”是从马达开始旋转开始测量的时间(即开环操作期间花费的时间)，B是空载马达M的摩擦系数，J是空载马达的惯量，并且Iqrefm是上面提到的配置参数。分数表示马达的目标速度。B和J的值可以使用任何合适的技术通过实验确定。在一个示例中，B的值可以通过在闭环操作中运行马达并感测/测量给定速度下的电流来获得。该电流除以BEMF常数提供了B的值。J的值可以通过允许马达在没有外部控制的情况下旋转减慢并测量马达达到其初始速度一半所用的时间(T_COAST)来获得。J的值可以计算为B*ln(2)*T_COAST。通过援引并入本文的名称为“A Motor Controller and a Method forControlling a Motor[马达控制器和控制马达的方法]”的专利申请序列号17/369,000描述了这些技术。处理器核心110对速度(ω)积分以计算开环值θ_openloop为：
θ_openloop＝∫(ω)dt (11)
图5是速度(ω)相对于时间(t)的曲线图。示出了两条曲线501和502。曲线501以图形方式图示了使用上面的逆指数方程10的速度估计的增加。曲线502以图形方式图示了使用二次方程的情况下的速度估计的增加，如在一些常规马达控制系统中可能的情况。对于曲线501，速度估计比曲线502更快地接近其目标速度。此外，对于曲线502，速度ω以相对于时间的二次关系增加，直到达到目标速度(以附图标记503标识)，然后马达的控制切换到闭环控制以将速度维持在目标速度。如图所示，当使用二次函数时，马达速度在达到目标时会出现不连续性。这种不连续性使得使用二次函数的马达控制比如果使用本文描述的逆指数函数更不稳定。
如上所述，先前用于马达的开环控制的技术使用关于时间的二次函数，例如ω＝(a1*t)+(a2*t2)，其中a1和a2是通过尝试和误差确定的正常数，正的第一项(a1*t)被添加到正的第二项(a2*t2)。在另一个实施例中，可以使用逆指数方程(10)的近似。这种近似具有二次方程的形式，并如下给出：
分数乘以“t”，分子为Iqrefm，分母为惯量(J)。在方程(12)的示例中，从正的第一项中减去正的第二项/>第二项/>可以设为负的并与正的第一项/>相加，这在数学上是等效的，并且在本公开的范围内。t2的系数是Iqrefm和马达摩擦(B)的乘积与惯量的平方(J2)的比率。如此，第一项和第二项的常数基于马达的特性(例如，摩擦和惯量)，而不是通过尝试和错误确定的。方程12的实施可以是有利的，因为它具有与二次方程相同的一般形式，这可以更直接地在已经实施用于在开环操作期间估计速度的二次方程的马达控制软件中实施。
在又一个实施例中，缩放因子(γ)可以被包括在方程11中以对马达在机械负载条件下的操作进行建模。机械负载条件是马达的转子具有呈要克服的外部转矩、齿槽效应或摩擦的形式的机械负载。缩放因子γ可以在0至1的范围内(例如，0.5)。例如，用户可以将缩放因子γ初始化至0.5的值并确定马达的性能。如果马达失去同步，则应降低缩放因子γ，并再次评估马达的性能。如果马达没有失去同步，则可以增加缩放因子γ。缩放因子γ以这种方式递增调整，直到确定缩放的最大值γ可以在马达不失去同步的情况下工作。在使用γ的示例中，速度方程为：
缩放因子(γ)也可以被包括在逆指数方程中，如下：
来自自动切换控制器229的选择信号SELECT致使多路复用器232在其0输入与1输入之间进行选择。在开环操作期间，自动切换控制器229将SELECT生效为第一逻辑状态，以使多路复用器232向Park变换220和逆Park变换230提供θ_openloop作为其输出(在图2中示出为θ1)。在图2的实施例中，上述Park变换和逆Park变换的θ输入被替换为θ1。
自动切换控制器229自动地(不使用外部提供的参数)确定何时将控制从开环控制切换到闭环控制。何时从开环控制切换到闭环控制的确定由自动切换控制器229基于来自上面的方程4的BEMF的计算来实施。BEMF的计算会在d和q轴上产生BEMF分量。值Ed是BEMF沿d轴的分量，值Eq是BEMF沿q轴的分量。总BEMF是Ed和Eq分量的总和(矢量加法)。
图6是描绘由马达控制器100实施的示例方法的流程图500。在步骤602处，该方法包括根据开环FOC操作来操作马达。例如，该步骤可以通过处理器核心110执行软件125以使用方程10、12或13中的任何一个方程(或实现速度曲线的其他方程，该速度曲线近似关于时间的逆指数)计算马达速度ω、然后对计算出的马达速度进行积分以计算出转子位置开环值θ_openloop来实现。此外，自动切换控制器229使SELECT信号生效以致使多路复用器231和232选择它们的0输入。开环FOC操作可以在马达启动(马达开始从完全停止转动)时开始。
在步骤606处，该方法包括确定(例如，通过自动切换控制器229，其可以是由处理器核心110执行的软件125)马达应继续以开环配置被控制还是控制应切换到闭环控制。上面描述了实施该决策的示例，其中处理器核心110确定估计的BEMF的分量是否在总BEMF的阈值内。在一个示例中，分量是估计的BEMF的q轴分量，总BEMF是估计的BEMF的第一正交分量和第二正交分量的矢量和。例如，阈值可以是总BEMF的百分比。如果估计的BEMF分量(例如Eq)不在总BEMF的阈值内，则控制应保持在开环配置中。但是，如果估计的BEMF分量在总BEMF的阈值内，则控制应切换到闭环配置。
无论自动切换控制器229如何执行决策以确定何时从开环控制切换到闭环控制，如果决策步骤606的结果为“是”(继续以马达M的开环控制操作)，软件控制环路回到步骤602并且开环FOC操作继续。如果决策步骤606的结果为“否”(切换到马达的闭环操作)，则该方法继续到步骤608，此时处理器核心110执行软件125以实现马达的闭环FOC操作。在此步骤中，自动切换控制器229将马达操作更改为闭环FOC控制(例如，通过使SELECT信号生效以致使多路复用器231和232选择它们的1输入)。如上所述，在闭环FOC操作中，马达电流被测量并用于得出转子速度和位置作为FOC技术中的反馈值。
在本文中，术语“耦合”可以涵盖能够实现与本文一致的功能关系的连接、通信或信号路径。例如，如果设备A生成信号来控制设备B执行动作，则：(a)在第一示例中，设备A通过直接连接耦合到设备B；或者(b)在第二示例中，设备A通过中间部件C耦合到设备B，条件是中间部件C没有改变设备A与设备B之间的功能关系，因此设备B由设备A经由设备A生成的控制信号来控制。
“被配置为”执行任务或功能的设备可以在制造时由制造商配置(例如，编程和/或硬连线)以执行所述功能，和/或可以在制造之后可由用户配置(或可重新配置)以执行所述功能和/或其他附加或替代的功能。所述配置可以通过对设备进行固件和/或软件编程、通过对设备的硬件部件和互连进行构造和/或布局、或其组合来进行。
本文描述为包括某些部件的电路或设备可以替代地被适配成与那些部件耦合以形成所描述的电路系统或设备。例如，被描述为包括一个或多个半导体元件(比如，晶体管)、一个或多个无源元件(比如，电阻器、电容器和/或电感器)、和/或一个或多个电源(比如，电压源和/或电流源)的结构可以替代地仅包括单个物理器件(例如，半导体管芯和/或集成电路(IC)封装)内的半导体元件，并且可以被适配成在制造时或制造后(例如由终端用户和/或第三方)与至少一些无源元件和/或电源耦合以形成所描述的结构。
虽然所描述示例的某些元件被包括在集成电路中并且其他元件在集成电路外部，但是在其他示例实施例中，集成电路中可以并入附加的或更少的特征。另外，被图示为在集成电路外部的特征中的一些或全部可以被包括在集成电路中，和/或被图示为在集成电路内部的一些特征可以被包含在集成电路外部。如本文所使用的，术语“集成电路”是指以下一个或多个电路：(i)并入在半导体衬底中/之上；(ii)并入在单个半导体封装中；(iii)并入在同一模块中；和/或(iv)并入在同一印刷电路板中/上。
在本描述中，除非另有说明，否则参数前的“约”、“大约”或“基本上”是指在该参数的+/-10％内，或者，如果参数为零，则为零附近的合理值范围。
在权利要求的范围内，对所描述的实施例进行修改是可能的，并且其他实施例也是可能的。

Claims (20)

1.一种马达控制器，所述马达控制器被适配成耦合到具有转子的马达，所述马达控制器包括：
存储设备，所述存储设备包括软件；以及
处理器核心，所述处理器核心耦合到所述存储设备并被适配成耦合到所述马达，所述处理器核心被配置成响应于确定基于关于时间的逆指数函数确定的所述转子的速度而以开环控制操作所述马达，并且在其他时段期间以闭环控制操作所述马达。
2.如权利要求1所述的马达控制器，其中，所述逆指数函数包括基于所述马达的机械特性的值。
3.如权利要求2所述的马达控制器，其中，所述机械特性是表示所述马达的摩擦系数的值。
4.如权利要求2所述的马达控制器，其中，所述机械特性是表示所述马达的惯量的值。
5.如权利要求4所述的马达控制器，其中，所述逆指数函数包括指数项，其中时间和惯量的值被包括在所述指数项中。
6.如权利要求1所述的马达控制器，其中，所述逆指数函数包括基于所述马达的摩擦系数的第一值，并且所述逆指数函数包括基于所述马达的惯量的第二值。
7.如权利要求1所述的马达控制器，其中，所述逆指数函数包括缩放因子。
8.一种马达控制器，所述马达控制器被适配成耦合到具有转子的马达，所述马达控制器包括：
存储设备，所述存储设备包含软件；以及
处理器核心，所述处理器核心耦合到所述存储设备并被适配成耦合到所述马达，所述处理器核心被配置成响应于确定基于二次函数确定的所述转子的速度而以开环控制操作所述马达，其中，所述二次函数包括关于时间的第一项和关于时间的平方的第二项，所述第一项包括所述马达的第一机械特性，所述第二项包括所述马达的第二机械特性和所述第一机械特性的平方。
9.如权利要求8所述的马达控制器，其中，所述第一机械特性是惯量。
10.如权利要求8所述的马达控制器，其中，所述第二机械特性是摩擦。
11.如权利要求8所述的马达控制器，其中，所述第一机械特性是惯量，并且所述第二机械特性是摩擦。
12.如权利要求8所述的马达控制器，其中，所述处理器被配置成从所述第一项中减去所述第二项。
13.如权利要求8所述的马达控制器，其中，所述二次函数包括缩放因子。
14.一种用于以开环操作控制具有转子的马达的方法，所述方法包括：
基于关于时间的逆指数函数计算转子速度；以及
基于计算出的马达速度生成用于所述马达的电流。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述逆指数函数包括基于所述马达的机械特性的值。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述值表示所述马达的摩擦系数。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述值表示所述马达的惯量。
18.如权利要求14所述的马达控制器，其中，所述逆指数函数包括指数项，所述指数项包括时间和所述马达的惯量的值。
19.一种用于以开环操作控制具有转子的马达的方法，所述方法包括：
基于二次函数计算转子速度，所述二次函数包括关于时间的第一项和关于时间的平方的第二项，所述第一项包括所述马达的第一机械特性，所述第二项包括所述马达的第二机械特性和所述第一机械特性的平方；以及
基于计算出的马达速度生成用于所述马达的电流。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述逆指数函数包括第一值和第二值，所述第一值表示所述马达的摩擦系数，并且所述第二值表示所述马达的惯量。
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