Comment maîtriser l’algorithme de contrôle de moteur pas à pas plus efficacement
Dans l’optimisation de la conception de systèmes de contrôle de mouvement issu des moteurs pas à pas, ingénieurs doivent considérer des facteurs comme le coût, performance, efficacité, défis de réactions inattendues (par exemple, résonance mécanique) et temps de développement. Systèmes de contrôle moteur moderne face au défi de fonctionnant dans une variété d’environnements défavorables, et l’efficacité globale des solutions traditionnelles est souvent limitée par les pires conditions rencontrées par l’ensemble du système. Algorithmes de contrôle adaptatif sont indispensables pour extraire le maximum d’efficacité d’un système électromécanique optimisé.
Cartographie du système
Si vous voulez la plus grande efficacité, vous devez mapper les conditions aux limites de l’ensemble du système électromécanique. Toutes les variables du système doivent être considérés : la température, la dégradation mécanique, accélération, vitesse, tension d’alimentation et ainsi de suite. L’architecture du système a également un impact sur elle.
Dans les systèmes à boucle ouverte, il est souvent nécessaire exciter le moteur avec la pire lecteur actif et les profils de vitesse, donc on peut supposer que l’efficacité n’est pas l’objectif principal pour ces systèmes. Ce type de test est fastidieux, car le système doit être contrôlé à toutes les valeurs de tension, température et vitesse d’alimentation que le moteur peut utiliser pour minimiser les risques de résonance. Chaque système de moteur pas à pas a le potentiel de résonner, habituellement parce qu’elle exploite à (ou près de) la fréquence naturelle du moteur. Il est essentiel d’éviter ces zones, car résonance peut entraîner le moteur perdre motion ou entrez une condition de décrochage. Toutefois, pour boucle ouverte, systèmes de détermination de ces zones peuvent être très difficiles.
Contrôle en boucle fermée prend généralement deux formes : un système de capteur (lumière ou à effet Hall) et un système de capteur. Les systèmes sensorless, également appelés « systèmes en circuit fermé semi », utilisent généralement la tension générée par les moteurs bobines comme rétroaction. Systèmes de contrôle à base de capteurs sont largement utilisés, mais d’autres modifications du capteur doivent être considérées dans la pratique de la cartographie. Un avantage majeur de systèmes sans capteur, c’est qu’ils ont seulement besoin de lire les informations sur le mouvement physique du moteur. Un autre avantage important est le coût du système réduit des systèmes de boucle en boucle fermée ou semi-fermée, tout en réduisant la complexité du système en éliminant la nécessité pour les capteurs externes. Conception réussie exige une compréhension des caractéristiques de l’arrière EMF.
Cartographie de la SLA
EMF arrière facilite l’extraction d’informations détaillées relies à la requête du système électromécanique et fournit des données de diagnostic. Une tension est générée entre les impulsions de courant de commande du moteur et le mouvement de la bobine du moteur à travers le champ magnétique du moteur. Cette information est souvent dénommée l’angle de la vitesse et/ou de la charge (SLA) du moteur. La vitesse angulaire du moteur pas à pas peut être bien approximée par la surveillance de l’ampleur du dos EMF.
La figure 1 montre le mappage de l’ABOR épingle lorsque vous conduisez un commande classique de moteur monté sur un système mécanique utilisant le contrôleur de moteur stepper subdivisé MUAS-30522. Ces renseignements sont recueillis pendant le balayage de la NXT entrée (l’horloge qui détermine la vitesse de moteur d’excitation). Lorsqu’il se déplace de gauche à droite, la fréquence de l’excitation augmente et vous pouvez voir clairement les domaines d’activité différents. La capacité de mesurer les caractéristiques du moteur de l’ensemble du système est une fonctionnalité très puissante de la série de la MUAS-305xx — en particulier, il peut gérer des défis de conception traditionnelle, mais avant cela, le concepteur de systèmes seulement analysé les performances de la résonance de la moteur et il n’est pas reconnu que ces zones peuvent changer une fois que l’ensemble du dispositif mécanique est mis en place.
Le système de contrôle moteur peut savourer en permanence la tension de la SLA, et si une situation anormale se produite, les mesures appropriées peuvent être prises. La force électromotrice arrière étant proportionnelle à la vitesse de rotation du rotor, il peut être idéalement utilisé pour détecter la charge externe sur l’arbre de sortie et de réguler le courant fourni au moteur. Un autre domaine où les données de l’axe de la SLA sont très utiles est lorsque le moteur est sur le point d’entrer dans la région de résonance. Par la conception d’un algorithme d’identifier rapidement de cette situation, le système de commande de moteur pas à pas peut immédiatement accélérer par cette zone pour atteindre une vitesse de sécurité nouvelle.
Le carré rouge sur le côté gauche de la Figure 1 met en évidence la résonance dans le système. Cela peut être dû à l’installation du moteur, la fréquence fondamentale de la résonance du moteur entre les marches d’escalier ou d’autres facteurs de second ordre. Ce sont généralement des zones de vitesse de commutation qui doivent être évitées. Si back EMF technologie de ON Semiconductor est utilisée, il peut facilement être mappé en quelques minutes. Cela contribuera à réduire la pression sur le système électromécanique. Ceci est important parce que la pression du système peut provoquer des bruits, dégradation des performances et fiabilité réduite du système peut entraîner. Le point culminant de cette méthode de collecte de données est que le processus de mappage peut être achevé sans modification physique du système. Le capteur seul est le moteur lui-même, donc il n’y a aucune complexité mécanique supplémentaire.
Le carré rouge sur le côté droit de la Figure 1 indique la zone où le lecteur actif est supérieure à la constante de temps RLC du système, ce qui entraîne la bobine du moteur courant résiduel. C’est la « vitesse limite » pour ce système électromécanique particulier.
Entre ces deux domaines est la zone de travail moteur recommandée. Il est à noter également que le même mappage peut servir également à identifier les conditions de décrochage où le moteur ne peut pas être commutated (et donc ne peut pas générer de back EMF). Dans le contrôleur de système, cette situation peut seulement être contrôlée en configurant le seuil minimal entre les excitations moteurs.
Utiliser des données cartographiques dans votre conception
Une fois que la cartographie est terminée et le profil de vitesse idéale est connu, la meilleure valeur de SLA peut être choisie. Pour un système donné, il représentera le point de travail plus efficace. Variables de commande de moteur comme lecteur actif, accélération et vitesse peuvent être ajustés dynamiquement pour éviter les problèmes qui peuvent compromettre l’efficacité, comme la résonance mécanique et courant du variateur excessif. L’avantage de la méthode EMF sensorless/dos est que la rétroaction du capteur n’est pas une simple information binaire, mais peut être utilisée pour obtenir des informations de diagnostic détaillées du moteur sans ajouter la complexité du système supplémentaires, ce qui nous permet d’utiliser Subtle changements dans l’ens pour la compensation en temps réel afin d’éviter des pas perdus.
