การควบคุมขั้นตอนวิธีการควบคุมมอเตอร์สเต็ปมอเตอร์ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น

การควบคุมขั้นตอนวิธีการควบคุมมอเตอร์สเต็ปมอเตอร์ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น

ในการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบระบบควบคุมการเคลื่อนไหวโดยใช้มอเตอร์แบบขั้นบันไดวิศวกรต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆเช่นค่าใช้จ่ายประสิทธิภาพประสิทธิภาพการตอบรับที่ไม่คาดคิด (เช่นการสะท้อนด้วยกลไก) และเวลาในการพัฒนา ระบบควบคุมมอเตอร์สมัยใหม่ต้องเผชิญกับความท้าทายในการดำเนินงานในสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยและประสิทธิภาพโดยรวมของโซลูชันแบบเดิมมักถูก จำกัด ด้วยเงื่อนไขที่เลวร้ายที่สุดที่ระบบทั้งระบบเผชิญอยู่ อัลกอริธึมการควบคุมแบบปรับตัวเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อดึงประสิทธิภาพสูงสุดของระบบไฟฟ้าเครื่องกลที่ดีที่สุด

การทำแผนที่ระบบ

ถ้าคุณต้องการประสิทธิภาพสูงสุดคุณต้องทำแผนที่เงื่อนไขขอบเขตของระบบไฟฟ้าเครื่องกลทั้งระบบ ตัวแปรระบบทั้งหมดต้องได้รับการพิจารณา: อุณหภูมิการสลายตัวทางกลการเร่งความเร็วแรงดันและอื่น ๆ สถาปัตยกรรมระบบยังมีผลกระทบต่อมัน

ในระบบลูปเปิดฉากจำเป็นที่จะต้องกระตุ้นให้มอเตอร์ใช้ไดรฟ์และโปรไฟล์ความเร็วที่แย่ที่สุดในกรณีที่เลวร้ายที่สุดดังนั้นเราจึงสามารถสรุปได้ว่าประสิทธิภาพไม่ใช่เป้าหมายการออกแบบหลักสำหรับระบบดังกล่าว การทดสอบประเภทนี้ใช้เวลานานมากเนื่องจากต้องตรวจสอบระบบด้วยแรงดันไฟฟ้าอุณหภูมิและความเร็วของแรงดันทั้งหมดที่มอเตอร์สามารถใช้เพื่อลดความเสี่ยงต่อการเกิดเสียงสะท้อน ทุกระบบมอเตอร์สเต็ปมอเตอร์มีโอกาสที่จะสะท้อนซึ่งมักจะทำงานที่ (หรือใกล้เคียง) กับความถี่ธรรมชาติของมอเตอร์ การหลีกเลี่ยงพื้นที่เหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญเพราะเสียงสะท้อนอาจทำให้มอเตอร์สูญเสียการเคลื่อนไหวหรือเข้าสู่สภาพคอกม้า อย่างไรก็ตามสำหรับระบบลูปเปิดการกำหนดพื้นที่เหล่านี้อาจเป็นเรื่องยากมาก

การควบคุมวงปิดมักใช้เวลาสองรูปแบบคือระบบเซนเซอร์ (ระบบแสงหรือ Hall) และระบบเซนเซอร์ ระบบเซนเซอร์หรือที่เรียกว่า "ระบบปิดวงแหวน" มักใช้แรงดันไฟฟ้าที่สร้างโดยขดลวดมอเตอร์เป็นข้อเสนอแนะ ระบบควบคุมที่ใช้เซ็นเซอร์ใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่ต้องมีการเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ ในเซ็นเซอร์ในการทำแผนที่ ข้อได้เปรียบที่สำคัญของระบบเซนเซอร์ก็คือพวกเขาจำเป็นต้องอ่านข้อมูลเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวทางกายภาพของมอเตอร์เท่านั้น อีกข้อได้เปรียบที่สำคัญคือลดค่าใช้จ่ายของระบบของระบบลูปปิดหรือกึ่งปิดขณะที่ลดความซับซ้อนของระบบโดยไม่จำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์ภายนอก การออกแบบที่ประสบความสำเร็จต้องใช้ความเข้าใจในลักษณะของ EMF ด้านหลัง

การทำแผนที่ SLA

กลับ EMF อำนวยความสะดวกในการสกัดข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของระบบไฟฟ้าและให้ข้อมูลการวินิจฉัย แรงดันไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นระหว่างพัลส์กระแสไฟฟ้าของมอเตอร์และการเคลื่อนที่ของขดลวดมอเตอร์ผ่านสนามแม่เหล็กของมอเตอร์ ข้อมูลนี้มักเรียกว่าความเร็วและ / หรือโหลดมุม (SLA) ของมอเตอร์ ความเร็วเชิงมุมของมอเตอร์สตาร์ทมอเตอร์สามารถประมาณได้โดยการตรวจสอบขนาดของ EMF ด้านหลัง

รูปที่ 1 แสดงการทำแผนที่ของหมุด SLA เมื่อขับมอเตอร์แบบเดิมที่ติดตั้งอยู่ในระบบทางกลโดยใช้ตัวควบคุมมอเตอร์แบบแยกย่อย AMIS-30522 ข้อมูลนี้ถูกเก็บรวบรวมในระหว่างการกวาดของอินพุต NXT (อินพุตนาฬิกาที่กำหนดความเร็วในการกระตุ้นด้วยมอเตอร์) เมื่อเลื่อนจากซ้ายไปขวาความถี่ของการกระตุ้นจะเพิ่มขึ้นและคุณสามารถเห็นพื้นที่การทำงานต่างๆได้ชัดเจน ความสามารถในการวัดลักษณะมอเตอร์ของระบบทั้งหมดเป็นคุณลักษณะที่มีประสิทธิภาพมากของชุด AMIS-305xx โดยเฉพาะอย่างยิ่งสามารถจัดการกับความท้าทายด้านการออกแบบแบบดั้งเดิมได้ แต่ก่อนหน้านั้นนักออกแบบระบบจะทำการวิเคราะห์สมรรถนะการสะท้อนของมอเตอร์เท่านั้น ไม่รู้จักว่าพื้นที่เหล่านี้อาจมีการเปลี่ยนแปลงเมื่ออุปกรณ์เชิงกลทั้งหมดถูกใส่เข้าด้วยกัน

ระบบควบคุมมอเตอร์สามารถตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า SLA ได้อย่างต่อเนื่องและหากมีสถานการณ์ผิดปกติคุณสามารถใช้มาตรการที่เหมาะสมได้ เนื่องจากแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังมีสัดส่วนกับความเร็วในการหมุนของใบพัดจึงสามารถใช้งานได้สะดวกในการรับรู้ภาระภายนอกของเพลาขาออกและควบคุมกระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์ อีกพื้นที่หนึ่งที่ข้อมูลจากสลิป SLA มีประโยชน์มากคือเมื่อมอเตอร์กำลังจะเข้าสู่ภูมิภาคเรโซแนนซ์ ด้วยการออกแบบอัลกอริทึมเพื่อระบุสถานการณ์นี้ได้อย่างรวดเร็วระบบควบคุมมอเตอร์สตาร์ทสามารถเร่งความเร็วได้ทันทีผ่านบริเวณนี้เพื่อเข้าถึงความเร็วใหม่ที่ปลอดภัย

สี่เหลี่ยมสีแดงที่ด้านซ้ายของรูปที่ 1 แสดงถึงการสะท้อนในระบบ อาจเป็นเพราะการติดตั้งมอเตอร์จริงความถี่พื้นฐานของการสะท้อนระหว่างมอเตอร์หรือขั้นตอนที่ก้าวขึ้นหรือปัจจัยลำดับที่สองอื่น ๆ เหล่านี้มักจะเปลี่ยนความเร็วโซนที่ต้องหลีกเลี่ยง ถ้าใช้เทคโนโลยีด้านหลัง EMF ของ ON Semiconductor ใช้งานได้คุณสามารถจับคู่ได้อย่างง่ายดายภายในเวลาไม่กี่นาที ซึ่งจะช่วยลดแรงกดบนระบบไฟฟ้าเครื่องกล นี่เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากความดันของระบบอาจทำให้เกิดเสียงรบกวนลดลงประสิทธิภาพที่ลดลงและอาจทำให้ความน่าเชื่อถือของระบบลดลง จุดเด่นของวิธีการรวบรวมข้อมูลนี้ก็คือการทำแผนที่สามารถทำได้โดยไม่ต้องมีการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพต่อระบบ เซ็นเซอร์เพียงตัวเดียวคือตัวมอเตอร์ดังนั้นจึงไม่มีความซับซ้อนทางกลเพิ่มเติม

ช่องสี่เหลี่ยมสีแดงด้านขวาของรูปที่ 1 แสดงพื้นที่ที่ไดรฟ์ปัจจุบันมีค่ามากกว่า RLC time constant ของระบบส่งผลให้มีกระแสเหลืออยู่บนขดลวดมอเตอร์ เป็น "ขีด จำกัด ความเร็ว" สำหรับระบบไฟฟ้าเครื่องกลนี้โดยเฉพาะ

ระหว่างพื้นที่ทั้งสองนี้เป็นพื้นที่การทำงานของมอเตอร์ที่แนะนำ นอกจากนี้ยังควรสังเกตว่าการทำแผนที่เดียวกันสามารถใช้เพื่อระบุสภาวะที่ไม่สามารถเปลี่ยนมอเตอร์ได้ (และไม่สามารถสร้าง EMF ย้อนกลับได้) ในคอนโทรลเลอร์ระบบสถานการณ์นี้สามารถควบคุมได้โดยการกำหนดค่าเกณฑ์ขั้นต่ำระหว่างการกระตุ้นด้วยมอเตอร์

ใช้ข้อมูลแผนที่ในการออกแบบของคุณ

เมื่อการทำแผนที่สมบูรณ์และโปรไฟล์ความเร็วที่เหมาะเป็นที่รู้จักแล้วค่า SLA ที่ดีที่สุดสามารถเลือกได้ สำหรับระบบที่กำหนดจะเป็นจุดงานที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด ตัวแปรควบคุมมอเตอร์เช่นไดรฟ์ปัจจุบันการเร่งความเร็วและความเร็วสามารถปรับแบบไดนามิกเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาที่อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพเช่นการสะท้อนด้วยกลไกและกระแสไฟในรถมากเกินไป ข้อดีของวิธีการ EMF sensorless / back คือการตอบรับจากเซ็นเซอร์ไม่ใช่ข้อมูลไบนารีที่เรียบง่าย แต่สามารถนำมาใช้เพื่อให้ได้ข้อมูลการวินิจฉัยโดยละเอียดจากมอเตอร์โดยไม่ต้องเพิ่มความซับซ้อนของระบบซึ่งช่วยให้เราสามารถใช้การเปลี่ยนแปลงที่ลึกซึ้งใน SLA ได้ สำหรับการชดเชยแบบเรียลไทม์เพื่อหลีกเลี่ยงขั้นตอนที่หายไป