Jak ovládat algoritmus řízení krokového motoru efektivněji
Při optimalizaci návrhu systémů řízení pohybu založených na krokových motorech musí inženýři zvážit faktory, jako jsou náklady, výkonnost, efektivita, neočekávané zpětné vazby (jako je mechanická rezonance) a doba vývoje. Moderní řídicí systémy motoru čelí výzvě působit v různých nepříznivých prostředích a celková účinnost tradičních řešení je často omezena nejhoršími podmínkami, které se vyskytují v celém systému. Adaptivní algoritmy řízení jsou nezbytné pro získání maximální účinnosti optimalizovaného elektromechanického systému.
Mapování systému
Pokud chcete nejvyšší efektivitu, musíte mapovat hraniční podmínky celého elektromechanického systému. Je třeba vzít v úvahu všechny systémové proměnné: teplota, mechanická degradace, zrychlení, rychlost, napájecí napětí atd. Architektura systému má také dopad na to.
V systémech s otevřenou smyčkou je často nutné excitovat motor s nejhoršími proudovými pohony a rychlostními profily, takže můžeme předpokládat, že účinnost není pro tyto systémy primárním cílem. Tento typ testování je velmi časově náročný, protože systém musí být ověřen při všech hodnotách napájecího napětí, teploty a rychlosti, které může motor použít k minimalizaci rizika rezonance. Každý systém krokových motorů má potenciál rezonovat, obvykle proto, že pracuje na (nebo blízko) přirozenou frekvenci motoru. Vyhýbání se těchto oblastí je kritické, protože rezonance může způsobit, že motor ztratí pohyb nebo vstoupí do stavu stall. Pro systémy s otevřenou smyčkou však může být tato oblast velmi obtížná.
Ovládání uzavřené smyčky obvykle trvá ve dvou formách: systém založený na senzorech (světelný nebo Hallovský efekt) a bezsenzorový systém. Bezsenzorové systémy, známé také jako "systémy s poloviční uzavřenou smyčkou", obvykle používají jako zpětnou vazbu napětí generované motory. Řídicí systémy založené na senzorech jsou široce používány, ale v kartografické praxi je třeba uvažovat o dalších změnách senzoru. Hlavní výhodou bezsenzorových systémů je, že potřebují pouze číst informace o fyzickém pohybu motoru. Další důležitou výhodou jsou snížené náklady na systém uzavřených smyček nebo polozapnutých smyčkových systémů a snižování složitosti systému tím, že se eliminuje potřeba externích čidel. Úspěšná konstrukce vyžaduje pochopení vlastností zpětného elektromagnetického pole.
SLA mapování
Zpět EMF usnadňuje extrakci detailních informací týkajících se pohybu elektromechanického systému a poskytuje diagnostická data. Napětí je generováno mezi impulsem proudu motoru motoru a pohybem motorové cívky magnetickým polem motoru. Tato informace se často označuje jako úhel rychlosti a / nebo zatížení (SLA) motoru. Úhlová rychlost krokového motoru může být dobře aproximována sledováním velikosti zpětného EMP.
Obrázek 1 znázorňuje mapování čepů SLA při řízení běžného krokového motoru namontovaného v mechanickém systému pomocí řídící jednotky krokového motoru AMIS-30522. Tyto informace se shromažďují během vyjíždění vstupu NXT (vstup hodin, který určuje rychlost buzení motoru). Jak se pohybuje zleva doprava, frekvence buzení se zvyšuje a jasně vidíte různé pracovní oblasti. Schopnost měřit charakteristiky motoru celého systému je velmi silným prvkem řady AMIS-305xx - zvláště je schopna zvládnout tradiční konstrukční výzvy, ale předtím projektant systému analyzoval pouze rezonanční výkon motoru a je že tyto oblasti se mohou změnit, jakmile je celé mechanické zařízení sestaveno.
Řídící systém motoru může průběžně odebírat napětí SLA a pokud se vyskytne abnormální situace, mohou být přijata vhodná opatření. Vzhledem k tomu, že zadní elektromotorická síla je úměrná rychlosti rotace rotoru, může být vhodně použita k snímání vnějšího zatížení výstupního hřídele a regulaci proudu dodávaného motoru. Další oblast, kde jsou data z kolíku SLA velmi užitečná, je, když se motor chystá proniknout do rezonanční oblasti. Navržením algoritmu pro rychlou identifikaci této situace může řídicí systém krokového motoru okamžitě zrychlit přes tuto oblast, aby dosáhl nové bezpečné rychlosti.
Červený čtverec na levé straně obrázku 1 zvýrazňuje rezonanci v systému. To může být způsobeno skutečnou instalací motoru, základní frekvencí rezonance motoru mezi stupňovitými stupni nebo jinými faktory druhého řádu. Jedná se obvykle o komutační rychlostní zóny, které je třeba se vyhnout. Je-li použita technologie zpětného EMF ON Semiconductor, může být snadno mapována během několika minut. To pomůže snížit tlak na elektromechanický systém. To je důležité, protože systémový tlak může způsobit zvýšený šum, zhoršený výkon a může mít za následek snížení spolehlivosti systému. Hlavním rysem této metody shromažďování dat je to, že proces mapování může být dokončen bez fyzických změn systému. Jediným čidlem je samotný motor, takže neexistuje žádná další mechanická složitost.
Červený čtvereček na pravé straně obrázku 1 označuje oblast, kde aktuální měnič překračuje RLC časovou konstantu systému, což má za následek zbytkový proud na motorové cívce. Je to "rychlostní limit" pro tento konkrétní elektromechanický systém.
Mezi těmito dvěma oblastmi je doporučená pracovní plocha motoru. Mělo by se také poznamenat, že stejné mapování lze také použít k identifikaci stálých podmínek, kdy motor nemůže být komutován (a proto nemůže generovat zpět EMF). V systémovém řadiči lze tuto situaci řídit pouze konfigurací minimální prahové hodnoty mezi excitacemi motorů.
Použijte mapovací data ve svém návrhu
Jakmile je mapování dokončeno a ideální profil rychlosti je znám, může být vybrána nejlepší hodnota SLA. Pro daný systém bude nejúčinnějším pracovním bodem. Proměnné řízení motoru, jako je proudový pohon, zrychlení a rychlost, lze dynamicky nastavit, aby se předešlo problémům, které mohou ohrozit účinnost, jako je mechanická rezonance a nadměrný proud motoru. Výhoda metody bezsenzoru / zpět EMF spočívá v tom, že zpětná vazba ze senzoru není jednoduchá binární informace, ale může být použita k získání podrobných diagnostických informací z motoru bez dodatečné složitosti systému, což nám umožňuje používat jemné změny v SLA pro kompenzaci v reálném čase, aby nedocházelo k ztrátám.
