无刷直流（BLDC）电动机的使用寿命长，使用直流电源，并且相对经济。因此，它们被广泛用于诸如硬盘驱动器，冷却风扇和DVD播放器之类的电子设备的设计中。通常，BLDC的速度和转矩由MCU使用标量技术控制。现在，一种新型的应用程序正在悄然兴起。其中，四旋翼无人机是最具代表性的。这类应用越来越受到业余爱好者的青睐。另外，许多商业应用（例如监视）也考虑了无人机。对于这些应用，尤为重要的是控制器的动态响应以及控制器在低速且无传感器的情况下平滑控制BLDC的能力。对于负载动态变化的应用程序，标量技术不够准确。磁场定向控制（FOC）技术可以大大提高精度，因此被广泛用于驱动高端工业交流设备。通过实施FOC，BLDC可以以合理的成本为无人机和其他高性能应用（例如医疗机器人，云台系统和自动驾驶汽车）提供精确控制。过去设计此类产品并非易事。这需要精通一些其他先进的高级电动机控制技术，例如FOC或直接转矩控制（DTC），以及专门的软件开发系统的操作知识。如果应用程序对成本敏感，例如在执法行动中可能会使用带有监控摄像头的无人机，那么设计负担得起的BLDC电机也将面临挑战。用于控制BLDC电机的传统的磁场定向控制（FOC）标量技术称为六步（梯形）控制。定子以六步过程进行驱动，并根据产生的转矩进行振荡。每对绕组都会通电，直到转子到达下一个位置，此时电动机将切换到下一个步骤。对于无传感器应用，通常使用在定子绕组中产生的反电动势来确定转子的位置。标量控制的动态响应无法处理动态负载快速变化的应用。因此，从交流电动机驱动的白色家电（例如洗衣机）到电池供电的产品，矢量控制正被越来越广泛地使用。 FOC是最常用的矢量控制方法之一。它的工作原理是：管理定子绕组，以确保转子的永磁体产生的磁通量与定子的磁场正交。 FOC最初是为控制三相交流电动机而开发的。考虑到用于小型无人机的BLDC电源是电压为21 V的电池（五节锂聚合物电池），电子组件必须包括低压三相逆变器系统。其他主要组件包括电机驱动器，MCU和执行FOC算法的软件，其中软件可能是最重要的。 FOC处理是在直轴-正交轴（d-q）域中完成的，该域是旋转的参照系。直轴分量和正交轴分量是磁链状态向量分解的两个分量，即产生磁通量（d）和转矩（q）的分量。这种关系如图1所示。电动机定子绕组中的电流处于受控状态，以确保由转子的永磁体产生的磁通量与定子的磁场正交（90°）。除了产生精确的电动机控制之外，该方法还可以提供极其精确的转矩控制，这是在d-q坐标系中运行的真正优势。图1：直轴-正交轴（d-q）力矩分量。