1.概述
本文章内容为 “MCX_A BLDC 马达调适流程_上” 的后续，说明 PID 控制原理与内容，按照章节流程，依序调适马达 FOC 控制算法角度环，电流环，速度环，也会介绍弱磁控制的原理，请根据本文流程完成马达调适。
2. 软硬体需求
详细硬体与软体建立请参考大大通 “ MCXA153 EVB 马达开发上手”
2.1 软体需求
Mcuxpresso SDK
Freemaster Version 3.2
SDK_2_16_000_FRDM-MCXA153
2.2 硬体需求
FRDM-MCXA153
FRDM-MC-LVPMSM
24V adapter
3. PID 控制器参数调适
PID 控制算法参数调适有很多种方式，以下说明部分快速调适的方式，PID 为 Kp , Ki , Kd ，Kp 为比例控制，Ki 为积分控制，Kd 为微分控制
Kp 调整会大幅提高或降低控制系统的反应速度，跟最大超越量，震荡有较大关联性
Ki 调整会借由不断的积分误差来控制系统，能提高或降低反应速度，消除稳态误差
Kd 调整对于误差微分来反映，所以瞬间快速的误差量，有极大的反应速度，但是在相对杂讯高的环境下，反而会造成控制系统不稳定，所以一般马达控制只用 PI 控制也蛮常见的。
3.1 Ziegler-Nichols
调适方式先借由调整 Kp ，将其馀控制器参数先配置为零，接下来不断加大 Kp 直到控制输出不断震荡，而震荡不会发散，Tu 就是震荡周期，而 Kp 就是目前设定值，定义成 Ku ，设计出来的仅 Kp 控制器为 Ku / 2
马达控制常见的 PI 控制器为 Kp = Ku / 2.2 , Ki = 1.2 Kp/Tu
下图表来自于维基百科
3.2 相位超前 / 落后控制器设计
3.3 极零点控制器设计
3.4 根轨迹控制器设计
以上控制器设计需要搭配相关的算法工具，比较好进行运算，因工具需要购买，后续如果需求会再新增控制系统与算法的设计内容文章。
4. 角度环调适与确认
角度环调适在开环的情况下 Sensorless 会借由采样的三项电流，估算出反电动势，再利用反电动势计算出目前角度位置，最后由 PLL 进行锁相环，将角度确认，估算出反电动势方式一般常见有两种分别为 Observer ( 观测器 ) & SMO ( 滑模 ) 算法来进行估算，下列我们根据上篇流程进入开回路运转模式，借由 MCX_A freemaster 马达调适界面示波器功能，来确认参数是否可以正常运行，或者追踪角度速度太慢，导致无法运转。
在 MCX_A Freemaster 界面下在示波器功能图表上点右键，跳出 Oscilloscope 配置相关内容
在参数的 Variables 下，可以在 Graph Block 任意添加欲观测的参数借由 Add Variable，可以在 Variable 列表下更换观测参数
本文参数配置如下图
测试建议使用 Openloop 电流控制，将马达运转起来，获得漂亮的三项电流，借由电流需要估算出正确的角度资讯，确认对应频率是否一致，如下图所示
如果电流讯号回授不正常，角度资讯也会异常，我们借由 openloop 电流控制，如果正常的电流讯号，无法产生正常角度资讯，需要修正 Sensorless 参数
调适到可正常运行的图形如下
5. 电流环调适与确认
电流环调适我们主要需要调适 Iq 的电流 PID 控制器参数，借由将 Iq command & 回授值，利用 PWM 丢出在示波器上观看，或者利用 freemaster 将资讯丢出，在 NXP MCX_A 马达平台，调整时我们可以利用电流控制模式，确认 Iq 回授是否有追上 command ，是否存在稳态误差或者震动，当然以控制器来说，绝对不能发散，借由 PID 调适技巧将电流环调适完毕。
调适将 Iq command 与 Iq 可以稳定
调适 Iq command 变动状态
6. 速度环调适
速度环调适我们主要需要调适 Speed PID 控制器参数，借由将 Speed command & Speed 回授值，利用 freemaster 将资讯丢出，在 NXP MCX_A 马达平台，调整时我们可以利用 Speed 控制模式，确认 speed 回授是否有追上 command ，借由 PID 调适技巧将速度环调适完毕，也根据客户要求选择合适参数，追求速度，接受较大最大超越量，或者需要稳定无震荡 ( 临界阻尼 )，根据客户应用，对马达控制器要求也会不同。
Command 1000 -> 1500 震荡较大
调低 Kp 参数，调高 Ki 数值，优化震荡问题
7. 弱磁控制
弱磁控制为下图所描述，会新增 Id 的控制 PID ，将 Id 控制为负数，可以理解为抵销部分永久磁铁的磁力，让马达可以超越额定转速，而越有力的马达，可以达到的效果更加，但是要注意弱磁如果开太大或太久，会造成过多的热，导致永久磁铁可能会消磁，所以要注意弱磁开太大，电流耗损是否超过马达负荷，造成马达过热
