前言：本章主要介绍系统标幺化处理和 Q 格式化相关的内容，并进行仿真建模分析验证。那控制系统为什么要进行标幺化处理？由控制芯片决定（定点型芯片）的和通用型控制器要适配各种功率电机，而电机数学模型是一样的，经过标幺化处理则可以满足通用的需求。
一、为什么要进行标幺化的原因简析
电机控制系统采用标幺化的原因在于：
1、统一表示：标幺化允许在不同规模的电机系统中使用统一的数值范围，便于在同一个代码系统中处理不同大小的物理量；
2、简化计算：通过将物理量转换成标幺值，可以避免在计算过程中处理极大的或者极小的数值。比如在计算功率时，直接处理成标幺值则避免了大电流和高电压的直接相乘；
3、防止数据溢出：在数字信号处理器（DSP）或微控制器（MCU）中，标幺化有利于防止数值溢出，特别是在定点运算中，确保计算的精度和稳定性；
4、通用性增强：标幺化使得控制算法能够适用于不同规格的电机，因为控制逻辑不随电机具体参数变化，只需要调整基准值即可适应不同的系统；
5、直观判断：标幺化便于工程师直观理解系统状态，且在多电压等级系统中简化了阻抗等参数的计算和比较；
6、控制算法的标准化：PID 等控制算法的参数设置与物理量的实际大小脱钩，使得控制策略更加通用和标准化。
综上， 标幺化提高了 电机控制算法的灵活性、通用性和计算效率，同时保证了控制系统的稳定性和准确性。
二、什么叫 Q 格式化（以 Q15 定标为例）
不会使用 Q 格式的 DSP 程序员不是优秀程序员！
TI 的 DSP28034 和 28035 属于 32 位的定点微处理器，定点微处理器不能直接处理小数，以表达精度为 0.01Hz 的频率变量
为例，处理小数的方法常见的就是 Q 格式化处理：
变量仍定义为整型变量类型（int 型和 long 型），采用定标法来确定小数；
整数定标的本质上并不复杂，简单而言，就是通过假定小数点位于哪一位，从而确定小数的精度。
常用 Q 格式来表示数的定标，如图（1）所示。当假定小数点（图中以实心圆点表示）位于第 0 位的右侧时，为 Q0；当当小数点是位于第 15 位的右侧时，为 Q15.
图 1 Q0 和 Q15 的图示
三、标幺化基准值的设计
经过标幺化后，所有的物理量的值都限定在[-1 1]之间，那么在 DSP 内部的表示方法就可以采用统一的数据格式。标幺值是没有量纲的，通常相应变量加上星号上标就表示为标幺值。那问题来了，电机控制系统中有那么多的物理量，难道都需要对它们进行标幺吗？如何建立电机控制算法中统一的标幺值系统？首先就是确定统一的基准值：
五、问题总结讨论
2.1 定点标幺 Q 格式化内容属于理解型的，难者不会，会者不难。学友可以谈谈自己对标幺 Q 格式化内容的理解！
END
作者：浅谈电机控制
来源：浅谈电机控制
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