Як більш ефективно освоїти алгоритм керування крокової двигуна
При оптимізації конструкції систем керування рухом на базі степперових двигунів інженери повинні враховувати такі фактори, як вартість, продуктивність, ефективність, непередбачені проблеми зворотного зв'язку (наприклад, механічний резонанс) та час розробки. Сучасні системи управління двигуном стикаються з проблемою роботи в різних несприятливих середовищах, а загальна ефективність традиційних рішень часто обмежується найгіршими умовами, що виникають у всій системі. Алгоритми адаптивного управління є необхідними для витягу максимальної ефективності оптимізованої електромеханічної системи.
Система відображення
Якщо ви хочете досягти найвищої ефективності, ви повинні відобразити граничні умови всієї електромеханічної системи. Всі системні змінні повинні бути розглянуті: температура, механічна деградація, прискорення, швидкість, напруга живлення тощо. Архітектура системи також впливає на неї.
У системах з відкритим циклом часто необхідно збуджувати двигун із найгіршими параметрами поточного приводу та швидкісними профілями, тому ми можемо вважати, що ефективність не є головною метою проектування таких систем. Цей тип випробувань дуже трудомісткий, оскільки система повинна бути перевірена при всіх значеннях напруги живлення, температури та швидкості, які двигун може використовувати для мінімізації ризику резонансу. Кожна ступенева моторна система має потенціал для резонансу, як правило, тому що він працює на (або близько) від природної частоти двигуна. Уникнення цих ділянок є критичним, тому що резонанс може призвести до втрати двигуна або виходу з ладу. Однак для систем відкритих циклів визначення цих областей може бути дуже складним.
Контроль замкненої петлі, як правило, має дві форми: сенсорну систему (світловий або ефект Холла) та безконтактну систему. Бездротові системи, також відомі як "напівзамкнуті системи", зазвичай використовують напругу, що генерується котушками двигуна, як зворотній зв'язок. Системи керування на базі датчиків широко використовуються, але інші зміни датчика повинні розглядатися в практиці картографії. Основна перевага сенсорних систем полягає в тому, що їм потрібно лише прочитати інформацію про фізичний рух двигуна. Іншою важливою перевагою є знижена вартість системи замкнутого циклу або напівзамкнутої системи, одночасно зменшуючи складність системи, усуваючи необхідність зовнішніх датчиків. Успішний дизайн вимагає розуміння характеристик заднього ЕМП.
Відображення SLA
Назад ЕМП полегшує вилучення детальної інформації, пов'язаної з рухом електромеханічної системи, і надає діагностичні дані. Створюється напруга між імпульсами струму приводу двигуна та рухом моторної котушки через магнітне поле двигуна. Цю інформацію часто називають швидкістю та / або кутом навантаження (SLA) двигуна. Кутова швидкість крокової електродвигуна може бути добре апроксимована, контролюючи величину заднього ЕМП.
На рисунку 1 показано зіставлення штифтів SLA під час керування звичайним кроковим двигуном, закріпленим у механічній системі, використовуючи підрозділений контролер ступеневого двигуна AMIS-30522. Ця інформація збирається під час знімання вхідного сигналу NXT (вхід годинника, який визначає швидкість збудження двигуна). Коли вона рухається зліва направо, частота збудження зростає, і ви можете чітко бачити різні робочі області. Здатність вимірювати моторні характеристики всієї системи є дуже потужною функцією серії AMIS-305xx, особливо вона може справлятися з традиційними дизайнерськими завданнями, але до цього системний дизайнер лише аналізував резонансні характеристики двигуна, і це є не визнається, що ці області можуть змінюватися після того, як весь механічний пристрій буде разом.
Система керування двигуном може безперервно вибирати напругу SLA, і, якщо виникає ненормальна ситуація, можна вжити відповідних заходів. Оскільки задній електрорушійний сигнал пропорційний швидкості обертання ротора, його зручно використовувати для відчуття зовнішнього навантаження на вихідний вал і регулювання струму, що подається до двигуна. Ще одна сфера, де дані з SLA-штифта дуже корисні, це те, коли двигун збирається входити до резонансної області. Розробляючи алгоритм для швидкої виявлення цієї ситуації, система управління ступенем двигуна може негайно прискорити цю область, щоб досягти нової безпечної швидкості.
Червона квадрат з лівого боку малюнка 1 висвітлює резонанс в системі. Це може бути пов'язано з фактичною установкою двигуна, основною частотою моторного резонансу між ступінчастими ступенями або іншими факторами другого порядку. Це, як правило, зони швидкості комутації, які потрібно уникати. Якщо використовується технологія зворотного EMF Semiconductor ON Semiconductor, її можна легко відстежувати за лічені хвилини. Це допоможе зменшити тиск на електромеханічну систему. Це важливо, тому що тиск в системі може спричинити підвищений шум, знизити продуктивність і може призвести до зниження надійності системи. Основною причиною цього методу збору даних є те, що процес відстеження може бути завершений без фізичних змін в системі. Єдиним сенсором є сам двигун, тому немає додаткової механічної складності.
Червоний квадрат у правій частині рисунка 1 вказує на область, в якій поточний привід перевищує константа часу RLC системи, що приводить до залишкового струму на котушці двигуна. Це "обмеження швидкості" для цієї конкретної електромеханічної системи.
Між цими двома ділянками рекомендується двигун робочої зони. Слід також зазначити, що таке ж відображення може також використовуватися для ідентифікації умов, коли мотор не може бути комутований (і, таким чином, не може генерувати назад EMF). У системному контролері цю ситуацію можна контролювати лише шляхом налаштування мінімального порогу між руховими збудженнями.
Використовуйте картографічні дані у вашому дизайні
Після завершення відображення та відома ідеальна швидкість профілю, можна вибрати найкраще значення SLA. Для даної системи він буде представляти найбільш ефективний робочий пункт. Змінні регулятора двигуна, такі як поточний привід, прискорення та швидкість, можуть динамічно регулюватися, щоб уникнути проблем, які можуть спричинити компроміс, наприклад, механічний резонанс і надмірний струм приводу. Перевага методу sensorless / back EMF полягає в тому, що зворотній зв'язок з датчиком не є простим двійковою інформацією, але може використовуватися для отримання докладної діагностичної інформації з двигуна без додавання додаткової складності системи, що дозволяє нам використовувати тонкі зміни в SLA для компенсації в реальному часі, щоб уникнути втрачених кроків.
