Kako učinkoviteje obvladati kontrolni algoritem koračnega motorja
Pri optimizaciji zasnove sistemov za krmiljenje gibanja, ki temeljijo na koračnih motorjih, morajo inženirji upoštevati dejavnike, kot so stroški, zmogljivost, učinkovitost, nepričakovani izzivi pri povratnih informacijah (kot je mehanska resonanca) in razvojni čas. Sodobni nadzorni sistemi motorjev se soočajo z izzivom delovanja v različnih škodljivih okoljih in splošno učinkovitost tradicionalnih rešitev pogosto omejujejo najslabši pogoji, s katerimi se srečuje celoten sistem. Adaptivni kontrolni algoritmi so bistveni za pridobivanje največje učinkovitosti optimiranega elektromehanskega sistema.
Sistemsko kartiranje
Če želite najvišjo učinkovitost, morate prikazati mejne pogoje celotnega elektromehanskega sistema. Upoštevati je treba vse sistemske spremenljivke: temperatura, mehanska razgradnja, pospešek, hitrost, napajalna napetost in tako naprej. Na to vpliva tudi sistemska arhitektura.
V sistemih z odprto zanko je pogosto potrebno vzbujajoče motor z najslabšim pogonom in hitrostnimi profili, zato lahko predpostavimo, da učinkovitost ni glavni cilj za takšne sisteme. Ta vrsta preskušanja je zelo dolgotrajna, saj je treba sistem preveriti pri vseh napajalnih napetostih, temperaturi in hitrosti, ki jih motor uporablja za zmanjšanje tveganja resonance. Vsak koračni motorni sistem ima možnost resoniranja, običajno zato, ker deluje na (ali blizu) naravne frekvence motorja. Izogibanje tem območjem je kritično, ker lahko resonanca povzroči, da motor izgubi gibanje ali vstopi v stanje stojnice. Vendar pa je za sisteme z odprto zanko lahko določitev teh območij zelo težka.
Kontrola z zaprto zanko običajno poteka v dveh oblikah: sistem s senzorjem (svetlobni ali Hallov efekt) in sistem brez senzorja. Sistemi brez senzorjev, znani tudi kot "pol-zaprti sistemi zanke", navadno uporabljajo napetost, ki jo tvorijo motorne tuljave kot povratne informacije. Senzorski sistemi se pogosto uporabljajo, vendar je treba pri kartografski praksi upoštevati tudi druge spremembe senzorja. Velika prednost sistemov brez senzorja je, da jih je treba prebrati samo o fizičnem gibanju motorja. Druga pomembna prednost je zmanjšan sistemski strošek zaprtih ali pol-zaprtih sistemov z zanko, hkrati pa zmanjšuje kompleksnost sistema z odpravo potrebe po zunanjih senzorjih. Uspešna zasnova zahteva razumevanje značilnosti nazaj EMF.
SLA kartiranje
Nazaj EMF olajša pridobivanje podrobnih informacij v zvezi s gibanjem elektromehanskega sistema in zagotavlja diagnostične podatke. Napetost nastaja med impulzi pogonskega toka motorja in premikanjem motorne tuljave skozi magnetno polje motorja. Te informacije pogosto imenujemo kot hitrost in / ali obremenitveni kot (SLA) motorja. Kotno hitrost koračnega motorja se lahko dobro prilagodi s spremljanjem veličine hrbta EMF.
Slika 1 prikazuje kartiranje SLA zatičev pri vožnji običajnega koračnega motorja, nameščenega v mehanskem sistemu, z uporabo podrazdeljenega kontrolnega mehanizma AMIS-30522. Te informacije se zberejo med potekom vnosa NXT (ura, ki določa hitrost motorja). Ko se premika od leve proti desni, se frekvenca vzbujanja poveča in jasno si lahko ogledate različna delovna področja. Zmožnost izmeriti značilnosti motorja celotnega sistema je zelo pomembna značilnost serije AMIS-305xx - še posebej se lahko ukvarja s tradicionalnimi izzivi pri konstruiranju, vendar je pred tem sistemski oblikovalec analiziral le resonančne lastnosti motorja, ni mogoče ugotoviti, da se lahko ta območja spreminjajo, ko je celotna mehanska naprava združena.
Nadzorni sistem motorja lahko neprekinjeno vzorca napetost SLA in če pride do neobičajne situacije, se lahko sprejmejo ustrezni ukrepi. Ker je zadnja elektromotorna sila sorazmerna z vrtilno hitrostjo rotorja, jo je mogoče prikladno uporabiti za zaznavanje zunanje obremenitve na izhodni gredi in regulacijo toka, ki se prenaša na motor. Drugo področje, kjer so podatki iz sornika SLA zelo uporabni, je, ko se bo motor približal resonančni regiji. Z načrtovanjem algoritma za hitro ugotavljanje te situacije lahko nadzorni sistem koračnih motorjev takoj pospeši skozi to območje in doseže novo varno hitrost.
Rdeči kvadrat na levi strani slike 1 opozarja na resonanco v sistemu. To je lahko posledica dejanske vgradnje motorja, osnovne frekvence motorične resonance med stopničkimi koraki ali drugimi faktorji drugega reda. To so ponavadi komutacijske hitrosti, na katere se je treba izogibati. Če se uporablja tehnologija EMF za polprevodnik ON Semiconductor, jo je mogoče enostavno preslikati v nekaj minutah. To bo pripomoglo k zmanjšanju pritiska na elektromehanski sistem. To je pomembno, ker lahko tlak v sistemu povzroči večji hrup, poslabšanje zmogljivosti in zmanjšanje zanesljivosti sistema. Vrhunec tega načina zbiranja podatkov je, da se postopek kartiranja lahko zaključi brez fizičnih sprememb v sistemu. Edini senzor je motor sam, zato ni dodatne mehanske kompleksnosti.
Rdeči kvadrat na desni strani slike 1 označuje območje, kjer trenutni pogon presega časovno konstanto RLC sistema, kar povzroči preostali tok na motorni tuljavi. To je "omejitev hitrosti" za ta elektromehanski sistem.
Med tema dvema področjema je priporočeno delovno področje motorja. Prav tako je treba opozoriti, da se lahko iste preslikave uporabijo tudi za določitev stalnih pogojev, pri katerih motorja ni mogoče komutirati (in tako ne morete ustvariti nazaj EMF). V sistemskem krmilniku je mogoče to situacijo nadzorovati samo z nastavitvijo minimalnega praga med motnjami motorja.
Uporabite podatke za kartiranje v vašem projektu
Ko je kartiranje končano in je idealen profil hitrosti znan, se lahko izbere najboljša SLA vrednost. Za dani sistem bo predstavljal najučinkovitejšo delovno točko. Variante krmiljenja motorja, kot so trenutni pogon, pospešek in hitrost, se lahko dinamično prilagajajo, da bi se izognili težavam, ki lahko ogrozijo učinkovitost, kot so mehanska resonanca in prekomerni pogonski tok. Prednost metode brez senzorja / povratne EMF je, da povratne informacije senzorja niso preproste binarne informacije, ampak se lahko uporabijo za pridobitev podrobnih diagnostičnih informacij iz motorja brez dodajanja dodatne kompleksnosti sistema, kar nam omogoča uporabo subtilnih sprememb v SLA za nadomestilo v realnem času, da bi se izognili izgubljenim korakom.
