隨著機器人技術、工業自動化和物聯網的興起，對復雜電機控制的需求急劇增加。但無傳感器操作和復雜算法（例如面向場的控制）通常需要復雜的編程和強大的計算，這使許多開發人員無法接觸到它們。然而，更新的控制電機驅動芯片正在進入市場，在非專家的能力范圍內帶來平滑、精確和節能的運動控制。

最基本的，電動機是一個簡單的概念。它由永磁體和圍繞形成旋轉軸的驅動軸布置的電場線圈組成。當勵磁線圈通電時，它們以某種方式吸引永磁體，從而導致驅動軸旋轉以使兩者對齊。通過適當調整勵磁線圈通電的方式，可以使這種運動連續進行。當對齊幾乎完成時，只需將能量依次切換到下一個線圈（稱為換向的過程）以重新定位對齊點。就像用遙不可及的胡蘿卜牽著驢子一樣，結果是馬達一直在轉動。

第一臺實用的電動機早在 1834 年就出現了，從那時起，其尺寸和類型不斷增加。今天，我們擁有為卡車和汽車提供動力的大型電動機，為手掌大小的四軸飛行器提供動力的微型電動機，以及介于兩者之間的一切。電機類型現在包括交流同步和感應類型以及具有機械（有刷）和電子（無刷）換向的直流電機。在這些廣泛的類別中也有許多變化。

對于許多開發人員來說，電機的操作似乎也很簡單：你通電，它就會旋轉。但除此之外還有很多事情要做，電機運行的精確控制在機器人技術和許多其他系統中變得越來越重要。此外，不同類型的電機需要不同類型的控制，從而增加了更多復雜性。

運動控制中最流行的兩種電機類型是步進電機和無刷直流 （BLDC） 電機。步進電機，顧名思義，是交流電機的一種變體，設計用于以小而離散的弧線或步進方式旋轉。他們可以在步驟之間暫停以提供一種設置和保持位置的運動。另一方面，BLDC 電機設計用于連續旋轉。當需要精確的運動控制時，兩者都常用，具體選擇取決于應用。

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機器人技術的興起帶來了對精密運動控制的需求增加，而新的 IC 正在降低難度。

但是，要提供受控運動，您需要知道電機在其旋轉弧中的位置。這些知識不僅對于確定位置至關重要，而且有助于控制電機的速度。有些旋轉編碼器傳感器可以夾在驅動軸上以提供此信息，或者有些無傳感器方法使用來自勵磁線圈的反電動勢。

在大多數情況下，您還需要控制運動的速度：速度、加速度，甚至“jerk”，即加速度的時間導數。您可以通過調制驅動勵磁線圈的電流來實現此控制，并且該電流會隨著旋轉位置、電機質量、驅動軸上的負載和電機的磁動力學而變化。因此，這個看似簡單的操作很快就被證明是電機控制回路理論中的一個復雜問題。許多越來越復雜的控制回路方法已經發展起來，通常以其驅動波形的基本形狀命名，包括正弦、梯形和磁場定向控制，也稱為矢量控制。因此，針對給定應用優化運動控制可能需要大量的知識和專業知識。

高級電機控制算法似乎令人生畏，但供應商正在通過庫、工具甚至預編程設備加強對開發人員的支持。

幸運的是，您不再需要成為控制回路和電機專家即可獲得合理程度的精確運動。公司已開始創建電機控制器，有時稱為運動控制器或運動處理器，這些算法 在不同程度上預先編程了這些算法。在某些情況下，它們是參數化的，因此您只需要輸入一些有關您的電機選擇的數據。從那里，您只需向設備發送您的運動命令，其余的就交給它了。這些智能電機控制設備大大降低了設計的復雜性。

步進電機尤其受益于電機控制芯片的進步。步進式移動機械會產生機械噪音，但通過控制加速度和加加速度，步進器可以提供快速平穩的運動，機械噪音最小。如本視頻 所示，使用先進控制算法的智能步進控制也可以平滑運動。

然而，向預配置電機控制的轉變才剛剛開始，因此運動控制芯片具有多種功能級別。Infineon、IDT、STMicroelectronics、Toshiba和Texas Instruments等行業巨頭為電機控制器提供庫軟件和工具支持，以實現 FOC 和無傳感器操作等高級算法。其他公司，如Active-Semi、Broadcom、Performance Motion Devices （PMC）和Trinamic，通過提供完全預編程的設備來自動處理大部分復雜性，從而展開競爭。

由于該行業瞬息萬變，因此從事電機和運動控制工作的開發人員應在做出選擇之前查找有關最新介紹的新聞。通過牢記您將控制的電機類型、速度和負載限制、無傳感器操作的任何要求以及您想要使用哪種控制算法來評估設備。芯片通常專注于這些領域中的一個或多個。如果您能找到一個滿足您所有參數并提供大量庫甚至預編程的設備，您將節省大量精力，可以花在完善您的應用程序上，而不是調整運動控制。