كيفية السيطرة على خوارزمية التحكم من المحركات السائر بكفاءة أكبر
في تحسين تصميم أنظمة التحكم في الحركة على أساس محركات السائر ، يجب على المهندسين النظر في عوامل مثل التكلفة والأداء والكفاءة والتحديات غير المتوقعة في ردود الفعل (مثل الرنين الميكانيكي) ووقت التطوير. تواجه أنظمة التحكم الحديثة في المحركات تحدي التشغيل في مجموعة متنوعة من البيئات المعاكسة ، وكثيراً ما تكون الكفاءة الكلية للحلول التقليدية محدودة بسبب الظروف الأسوأ التي يواجهها النظام بأكمله. خوارزميات التحكم التكييفية ضرورية لاستخلاص أقصى كفاءة للنظام الكهروميكانيكي الأمثل.
تخطيط النظام
إذا كنت تريد أعلى كفاءة ، يجب عليك تحديد الشروط الحدودية للنظام الكهروميكانيكي بأكمله. يجب مراعاة جميع متغيرات النظام: درجة الحرارة ، التدهور الميكانيكي ، التسارع ، السرعة ، جهد الإمداد ، وهكذا. لهندسة النظام أيضا تأثير على ذلك.
في الأنظمة ذات الحلقات المفتوحة ، غالباً ما يكون من الضروري إثارة المحرك بأوضاع محرك الأقراص والسرعة الحالية الأسوأ ، لذلك يمكننا أن نفترض أن الكفاءة ليست هدف التصميم الأساسي لهذه الأنظمة. هذا النوع من الاختبارات يستغرق وقتًا طويلاً جدًا نظرًا لأنه يجب التحقق من النظام في جميع قيم الجهد ودرجة الحرارة والسرعة التي قد يستخدمها المحرك لتقليل خطر الرنين. كل نظام من محركات السائر لديه القدرة على الرنين ، عادة لأنه يعمل في (أو بالقرب من) التردد الطبيعي للمحرك. تجنب هذه المناطق أمر بالغ الأهمية لأن الرنين يمكن أن يؤدي إلى فقدان المحرك للحركة أو الدخول في حالة توقف. ومع ذلك ، بالنسبة إلى أنظمة الحلقة المفتوحة ، قد يكون تحديد هذه المناطق صعباً للغاية.
عادة ما يستغرق التحكم في الحلقة المغلقة شكلين: نظام قائم على المستشعر (الضوء أو تأثير القاعة) ونظام بدون أجهزة استشعار. تستخدم الأنظمة بدون أجهزة استشعار ، المعروفة أيضًا باسم "أنظمة الحلقة شبه المغلقة" ، عادةً الفولتية التي تولدها ملفات المحرك كردود فعل. تُستخدم أنظمة التحكم المستندة إلى المستشعر على نطاق واسع ، ولكن يجب مراعاة التغييرات الأخرى في المستشعر في ممارسة رسم الخرائط. ومن المزايا الرئيسية للأنظمة غير المجدية أنها تحتاج فقط إلى قراءة معلومات حول الحركة الفيزيائية للمحرك. وهناك ميزة أخرى هامة تتمثل في انخفاض تكلفة النظام في أنظمة الحلقات المغلقة أو شبه المغلقة ، مع تقليل تعقيد النظام من خلال التخلص من الحاجة إلى أجهزة الاستشعار الخارجية. يتطلب التصميم الناجح فهم خصائص EMF الخلفية.
مخطط SLA
عودة EMF يسهل استخراج المعلومات التفصيلية المتعلقة بحركة النظام الكهروميكانيكية ويوفر بيانات تشخيصية. يتم توليد جهد بين نبضات المحرك الحالية للمحرك وحركة الملف الدوار من خلال المجال المغناطيسي للمحرك. غالبًا ما يشار إلى هذه المعلومات على أنها السرعة و / أو زاوية التحميل (SLA) للمحرك. يمكن تقريب السرعة الزاوية للمحرك السائر بشكل جيد من خلال مراقبة حجم EMF الخلفي.
يوضح الشكل 1 رسم خريطة دبابيس SLA عند قيادة محرك السائر التقليدي المثبت في نظام ميكانيكي باستخدام وحدة تحكم السائر المفصلية AMIS-30522. يتم جمع هذه المعلومات أثناء مسح إدخال NXT (إدخال الساعة الذي يحدد سرعة الإثارة الحركية). أثناء انتقالها من اليسار إلى اليمين ، يزداد تكرار الإثارة ويمكنك رؤية مناطق العمل المختلفة بوضوح. إن القدرة على قياس الخصائص الحركية للنظام بأكمله هي ميزة قوية جدًا لسلسلة AMIS-305xx - خاصة أنها قادرة على التعامل مع تحديات التصميم التقليدية ، ولكن قبل ذلك ، قام مصمم النظام فقط بتحليل أداء الرنين للمحرك ، لم يتم التعرف على أن هذه المناطق قد تتغير بمجرد تركيب الجهاز الميكانيكي بأكمله.
يمكن لنظام التحكم في المحرك أن يقوم بشكل مستمر بتجربة جهد SLA ، وفي حالة مواجهة وضع غير طبيعي ، يمكن اتخاذ التدابير المناسبة. نظرًا لأن قوة المحرك الخلفي تتناسب مع سرعة الدوران للدوار ، فيمكن استخدامه بسهولة لإحساس الحمل الخارجي على عمود الإخراج وتنظيم التيار الكهربائي الموفر للمحرك. منطقة أخرى حيث تكون البيانات من دبوس SLA مفيدة للغاية عندما يكون المحرك على وشك الدخول إلى منطقة الرنين. من خلال تصميم خوارزمية لتحديد هذا الوضع بسرعة ، يمكن لنظام التحكم في المحركات السائر أن يتسارع على الفور من خلال هذه المنطقة للوصول إلى سرعة آمنة جديدة.
يبرز المربع الأحمر على الجانب الأيسر من الشكل 1 الرنين في النظام. قد يكون هذا بسبب التركيب الفعلي للمحرك ، التردد الأساسي للرنين الحركي بين الخطوات المتدرجة ، أو عوامل أخرى من الدرجة الثانية. هذه هي عادة مناطق السرعة التي تحتاج إلى تجنبها. إذا تم استخدام تقنية EMF الخلفية لشبكة Semiconductor ، يمكن تعيينها بسهولة في غضون دقائق. هذا سيساعد على تقليل الضغط على النظام الكهروميكانيكي. هذا مهم لأن ضغط النظام يمكن أن يتسبب في زيادة الضوضاء والأداء المتدهور وقد يؤدي إلى تقليل موثوقية النظام. تتمثل أبرز طريقة جمع البيانات هذه في إمكانية إكمال عملية التعيين دون إجراء تغييرات فعلية على النظام. المستشعر الوحيد هو المحرك نفسه ، لذلك لا يوجد تعقيد ميكانيكي إضافي.
يشير المربع الأحمر على الجانب الأيمن من الشكل 1 إلى المساحة التي يتجاوز فيها محرك الأقراص الحالي ثابت وقت RLC الخاص بالنظام ، مما ينتج عنه تيار متبقٍ على الملف المحرك. إنه "الحد الأقصى للسرعة" لهذا النظام الكهروميكانيكي.
بين هاتين المنطقتين منطقة العمل الحركية الموصى بها. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه يمكن أيضًا استخدام نفس التعيين لتحديد شروط التجميد حيث لا يمكن تغيير المحرك (وبالتالي لا يمكن إعادة توليد EMF). في وحدة تحكم النظام ، لا يمكن التحكم في هذه الحالة إلا عن طريق تكوين الحد الأدنى من العتبات بين المحركات المثيرة.
استخدام بيانات التعيين في التصميم الخاص بك
وبمجرد اكتمال عملية التعيين ومعرفة الوضع المثالي للسرعة ، يمكن اختيار أفضل قيمة لـ SLA. بالنسبة لنظام معين ، فإنه يمثل نقطة العمل الأكثر كفاءة. يمكن ضبط متغيرات التحكم في المحرك مثل محرك الأقراص الحالي ، والتسارع ، والسرعة ديناميكيًا لتجنب المشاكل التي يمكن أن تؤثر على الكفاءة ، مثل الرنين الميكانيكي والتيار الزائد للمحرك. ميزة أسلوب EMF بدون أجهزة الاستشعار / الظهر هي أن التغذية المرتدة من المستشعر ليست مجرد معلومات ثنائية بسيطة ، ولكن يمكن استخدامها للحصول على معلومات تشخيصية مفصلة من المحرك دون إضافة تعقيد إضافي للنظام ، مما يسمح لنا باستخدام التغييرات الطفيفة في SLA للتعويض في الوقت الحقيقي لتجنب الخطوات المفقودة.
