一、概述
永磁同步电机（PMSM）的磁场定向控制（FOC）在近十几年成为了主流的电机控制方法。其中，无位置传感器FOC由于其低成本和高可靠性，获得了越来越多的应用和关注。由于没有位置传感器，所以必须估算转子磁链位置。由于在旋转过程中，转子磁链生成反电动势（BEMF），并且BEMF超前转子磁链π/2弧度，所以可以利用对BEMF进行观测，进而估算转子磁链。降阶隆伯格观测器（ROLO）是一种常用的BEMF观测手段。
一方面，工程师可能不具备设计观测器所需的背景知识；另一方面，产品开发项目必须尽快且高质量地完成。尽管可以找到背景知识的相关教材，但由于其缺少针对性，所以工程师不得不花费大量时间进行学习。该矛盾经常成为制约产品开发进度和质量的瓶颈。针对此困境，ROLO由于其原理简单，成为了能短时间掌握的优选方案。
本文针对PMSM控制所需，筛选出最少量的必需知识，按照逻辑顺序阐述利用ROLO观测BEMF的原理。此外，还介绍了Microchip的相关电机控制方案。读者可以借此快速掌握原理，并且上手实践和熟悉。
二、特征值与稳定性
三、状态反馈控制
四、隆伯格观测器
五、观测PMSM的BEMF
六、Microchip的ROLO方案
Microchip的基于ROLO的PMSM无传感器控制方案提供例程、评估套件、开发工具和帮助文档。
例程位于MPLAB Harmony 3的motor control模块中，是一个运行在Cortex-M0+MCU（SAMC21）之上的MPLAB X工程：pmsm_foc_rolo_sam_c21。
该演示方案可以运行于MCLV2低压电机控制评估套件或MCHV3高压电机控制评估套件。两款评估套件均可在Microchip官网搜索并订购。
该例程利用图形化配置工具MPLABHarmony配置器（MHC）生成。使用MPLABXIDE打开该工程，并打开MHC，就可以看到CPU和所需片上周边（PWM模块和ADC等）的配置情况，如图1所示。
相应的帮助文档也位于MPLABHarmony3的motorcontrol模块中。其中介绍了如何搭建硬件平台、编译和下载工程、算法原理框图、软件流程图、软件配置方法等，如图2、图3、图4、图5所示。
图1：例程的MHC配置。
图2：电机控制算法框图。
图3：软件流程图。
图4：软件配置方法——电机参数宏定义列表。
图5：低压电机控制硬件连接。
七、总结
本文从PMSM的ODE模型开始，逐步介绍了基于ROLO的BEMF观测器的设计理念和方法；并且介绍了Microchip的相关方案。读者可以利用这些资源快速掌握原理并上手实践、熟悉PMSM的无传感器控制方法，以加快项目开发进度和提升产品性能。
八、参考文献
1. AN2590, Sensorless FOC for PMSM Using Reduced Order Luenberger Observer, Microchip Technology. （https://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00002590B.pdf）
2. MPLAB Harmony 3: motor control module. （https://gitee.com/Microchip-MPLAB-Harmony/motor_control）
3. Microchip工程师社区知识库：《Harmony 3电机控制资源初探》（http://www.microchip.com.cn/newcommunity//Uploads/H3_Chinese_guides/guide-17.pdf）
