Princip stejnosměrných motorů

Princip řízení bezkomutátorového stejnosměrného motoru je následující: Aby se motor otáčel, musí řídicí jednotka nejprve určit polohu rotoru motoru na základě Hallova -senzoru. Poté podle statorových vinutí určí pořadí, ve kterém se zapínají (nebo vypínají) výkonové tranzistory ve střídači. Tranzistory AH, BH a CH (nazývané výkonové tranzistory horního ramene) a tranzistory AL, BL a CL (nazývané výkonové tranzistory dolního ramene) v invertoru sekvenčně protékají proud přes cívky motoru a generují ve směru hodinových ručiček (nebo proti -směru hodinových ručiček) rotující magnetické pole. Toto magnetické pole interaguje s magnety rotoru, což způsobuje, že se motor otáčí ve směru/proti-po směru hodinových ručiček. Když se rotor motoru otočí do polohy, kdy Hallův-senzor snímá další sadu signálů, řídicí jednotka zapne další sadu výkonových tranzistorů. Tento cyklus pokračuje a umožňuje motoru otáčet se ve stejném směru, dokud se řídicí jednotka nerozhodne zastavit rotor motoru, v tomto okamžiku jsou výkonové tranzistory vypnuty (nebo jsou zapnuty pouze výkonové tranzistory spodního ramene). Pro obrácení směru rotoru se výkonové tranzistory zapnou v opačném pořadí.

Základní schéma spínání výkonových tranzistorů lze znázornit následovně: AH, BL → AH, CL → BH, CL → BH, AL → CH, AL → CH, BL. Je však absolutně zakázáno je přepínat jako AH, AL, BH, BL, nebo CH, CL. Kromě toho, protože elektronické součástky mají vždy spínací dobu odezvy, musí spínací doba výkonových tranzistorů tuto dobu odezvy brát v úvahu. V opačném případě, pokud není horní rameno (nebo spodní rameno) zcela uzavřeno před otevřením spodního ramene (nebo horního ramene), dojde ke zkratu, který způsobí spálení výkonového tranzistoru.

Když se motor začne otáčet, řídicí jednotka porovná (nebo pomocí softwaru vypočítá) příkaz (složený z rychlosti nastavené řidičem a rychlosti zrychlení/zpomalení) s rychlostí změny signálu hall{0}}senzoru, aby určila, která skupina spínačů (AH, BL, AH, CL, BH, CL nebo ...) by měla být zapnuta a na jak dlouho. Pokud je rychlost nedostatečná, doba zapnutí-je delší; pokud je rychlost nadměrná, doba zapnutí- je kratší. Tato část operace je řešena PWM. PWM (Pulse Width Modulation) určuje rychlost motoru a generování takové PWM je klíčem k dosažení přesné regulace rychlosti.

Řízení vysoké{0}}rychlosti musí vzít v úvahu, zda je rozlišení hodin systému dostatečné pro zpracování doby zpracování softwarových instrukcí. Kromě toho způsob, jakým se přistupuje ke změnám signálu Hallových-senzorů, také ovlivňuje výkon procesoru, přesnost a-výkon v reálném čase. Při nízké-regulaci rychlosti, zejména při nízkých-rozjezdech, se signál Hallova-senzoru mění pomaleji. Proto se metoda získávání signálu, časování zpracování a vhodná konfigurace řídicích parametrů na základě charakteristik motoru stávají zásadními. Případně lze zpětnou vazbu rychlosti upravit tak, aby se jako reference použily změny kodéru, čímž se zvýší rozlišení signálu pro lepší ovládání. Hladký chod motoru a dobrá odezva závisí také na vhodnosti PID regulace. Jak již bylo zmíněno, bezkomutátorové stejnosměrné motory používají řízení s uzavřenou smyčkou; proto signál zpětné vazby sděluje řídicí jednotce, jak daleko jsou otáčky motoru od cílové rychlosti-toto je chyba. Znalost chyby vyžaduje kompenzaci, které lze dosáhnout pomocí tradičních metod inženýrského řízení, jako je PID řízení. Stav a prostředí pod kontrolou jsou však ve skutečnosti složité a proměnlivé. Je-li požadována robustní a trvanlivá kontrola, faktory, které je třeba vzít v úvahu, jsou pravděpodobně mimo úplnou kontrolu tradiční technické kontroly. Proto budou do důležitých teorií inteligentního PID řízení začleněny také fuzzy řízení, expertní systémy a neuronové sítě.