Ako zvládnuť algoritmus riadenia krokového motora efektívnejšie
Pri optimalizácii konštrukcie systémov riadenia pohybu založených na krokových motoroch musia inžinieri zvážiť faktory, ako sú náklady, výkonnosť, efektívnosť, neočakávané spätné väzby (ako mechanická rezonancia) a čas vývoja. Moderné systémy riadenia motora čelia výzvam, že pracujú v rôznych nepriaznivých prostrediach a celková účinnosť tradičných riešení je často obmedzená najhoršími podmienkami, s ktorými sa stretáva celý systém. Adaptívne algoritmy riadenia sú nevyhnutné na získanie maximálnej účinnosti optimalizovaného elektromechanického systému.
Systémové mapovanie
Ak chcete dosiahnuť najvyššiu účinnosť, musíte mapovať hraničné podmienky celého elektromechanického systému. Musia sa zvážiť všetky systémové premenné: teplota, mechanická degradácia, zrýchlenie, rýchlosť, napájacie napätie atď. Aj architektúra systému má na ňu vplyv.
V systémoch s otvorenou slučkou je často potrebné excitovať motor s najhoršími aktuálnymi pohonmi a rýchlostnými profilmi, takže môžeme predpokladať, že účinnosť nie je primárnym cieľom pre takéto systémy. Tento typ testovania je veľmi časovo náročný, pretože systém musí byť overený pri všetkých hodnotách napájacieho napätia, teploty a rýchlosti, ktoré môže motor použiť na minimalizáciu rizika rezonancie. Každý systém krokových motorov má potenciál rezonovať, zvyčajne preto, že pracuje na (alebo blízko) prirodzenej frekvencie motora. Zabránenie týmto oblastiam je kritické, pretože rezonancia môže spôsobiť, že motor stratí pohyb alebo vstúpi do stavu stánku. Avšak pre systémy s otvorenou slučkou môže byť určenie týchto oblastí veľmi ťažké.
Kontrola uzatvorenej slučky má zvyčajne dve formy: senzorový systém (svetelný alebo Hallov efekt) a bezsnímačový systém. Bezsenzorové systémy, tiež známe ako "systémy s polopreuzanou slučkou", zvyčajne využívajú napätie generované motormi ako spätnú väzbu. Riadiace systémy založené na snímačoch sú široko používané, ale v kartografickej praxi treba brať do úvahy aj iné zmeny snímača. Veľkou výhodou bezsenzorových systémov je to, že potrebujú len načítať informácie o fyzickom pohybe motora. Ďalšou dôležitou výhodou je zníženie systémových nákladov systémov s uzavretou slučkou alebo polopriepustných slučiek, pričom sa znižuje náročnosť systému tým, že sa eliminuje potreba externých snímačov. Úspešný dizajn si vyžaduje pochopenie charakteristík zadného EMF.
SLA mapovanie
Späť EMF uľahčuje extrakciu detailných informácií týkajúcich sa pohybu elektromechanického systému a poskytuje diagnostické údaje. Napätie sa vytvára medzi impulzmi prúdu pohonu motora a pohybom cievky motora cez magnetické pole motora. Tieto informácie sa často označujú ako uhol rýchlosti a / alebo zaťaženia motora. Uhlová rýchlosť krokového motora môže byť dobre aproximovaná monitorovaním veľkosti zadného EMF.
Obrázok 1 znázorňuje mapovanie kolíkov SLA pri riadení bežného krokového motora namontovaného v mechanickom systéme pomocou riadiaceho mechanizmu krokového motora AMIS-30522. Táto informácia sa zhromažďuje počas vychyľovania vstupu NXT (hodinový vstup, ktorý určuje rýchlosť budenia motora). Pri pohybe zľava doprava sa zvyšuje frekvencia budenia a môžete vidieť rôzne pracovné oblasti. Schopnosť merať charakteristiky motora celého systému je veľmi silným prvkom radu AMIS-305xx - zvlášť je schopná zvládnuť tradičné problémy s dizajnom, ale predtým dizajnér systému analyzoval iba rezonančný výkon motora a je nerozpoznal, že tieto oblasti sa môžu zmeniť, keď sa celé mechanické zariadenie spojí.
Riadiaci systém motora môže nepretržite odberať napätie SLA a ak sa vyskytne abnormálna situácia, môžu sa prijať príslušné opatrenia. Vzhľadom k tomu, že zadná elektromotorická sila je úmerná rýchlosti otáčania rotora, môže byť vhodne použitá na snímanie vonkajšieho zaťaženia na výstupnom hriadeli a reguláciu prúdu dodávaného do motora. Ďalšia oblasť, kde sú dáta z kolíka SLA veľmi užitočné, je, keď sa motor chystá vstúpiť do rezonančnej oblasti. Navrhovaním algoritmu na rýchlu identifikáciu tejto situácie môže systém riadenia krokového motora okamžite urýchliť túto oblasť a dosiahnuť novú bezpečnú rýchlosť.
Červené štvorec na ľavej strane obrázku 1 zvýrazňuje rezonanciu v systéme. Môže to byť spôsobené skutočnou inštaláciou motora, základnou frekvenciou rezonancie motora medzi stupňovitými stupňami alebo inými faktormi druhého rádu. Zvyčajne ide o zóny komutačnej rýchlosti, ktoré treba vyhnúť. Ak je použitá technológia EMF na zadnej strane, je možné ju jednoducho zmapovať v priebehu niekoľkých minút. To pomôže znížiť tlak na elektromechanický systém. To je dôležité, pretože systémový tlak môže spôsobiť zvýšený šum, znížený výkon a môže mať za následok zníženú spoľahlivosť systému. Vrcholom tejto metódy zhromažďovania údajov je to, že proces mapovania možno dokončiť bez fyzických zmien systému. Jediným snímačom je samotný motor, takže neexistuje žiadna ďalšia mechanická zložitosť.
Červené pole na pravej strane na obrázku 1 označuje oblasť, v ktorej aktuálna mechanika prekračuje RLC časovú konštantu systému, čo vedie k zbytkovému prúdu na cievke motora. Je to "obmedzenie rýchlosti" pre tento konkrétny elektromechanický systém.
Medzi týmito dvoma oblasťami je odporúčaná pracovná oblasť motora. Treba tiež poznamenať, že rovnaké mapovanie môže byť použité aj na identifikáciu podmienok stánku, kde motor nemôže byť komutovaný (a preto nemôže generovať späť EMF). V systémovom regulátore môže byť táto situácia regulovaná iba konfiguráciou minimálnej prahovej hodnoty medzi excitáciou motora.
Použite mapové údaje vo svojom dizajne
Akonáhle je mapovanie dokončené a ideálny profil rýchlosti je známy, môže byť zvolená najlepšia hodnota SLA. Pre daný systém bude predstavovať najúčinnejší pracovný bod. Premenné riadenia motora, ako je prúdový pohon, zrýchlenie a rýchlosť, môžu byť dynamicky nastavené, aby sa predišlo problémom, ktoré môžu ohroziť účinnosť, ako je mechanická rezonancia a nadmerný prúd motora. Výhodou metódy bezsenzora / spätného EMF je to, že spätná väzba zo snímača nie je jednoduchá binárna informácia, ale môže byť použitá na získanie podrobných diagnostických informácií z motora bez pridania dodatočnej komplexnosti systému, čo nám umožňuje používať jemné zmeny v SLA na kompenzáciu v reálnom čase, aby ste sa vyhli strateným krokom.
