Приветствую коллег.

Разрабатываю точный привод на базе ШД (микрошаг). Сейчас планирую сделать экспериментальный модуль для управления двигателями графопостроителя...
Двигатели VEXTA, с магнитным демпфером, сопротивление фаз 15ом, фазы с отводами от средней точки. По посадочным размерам совместимы с ДШИ-200, в длину примерно 7см (без демпфера). В графопостроителе они были включены по униполярной схеме. Изначально я включил их по биполярной и использовал драйвера A3972. Каждый драйвер имеет всё необходимое для управления одним двигателем в т.ч. в микрошаговом режиме (я реализовал 16микрошагов/шаг). В микросхеме реализован алгоритм формирования ШИМа с т.н. "fixed off-time", величина модуля тока задаётся 6-ти разрядным ЦАПом. Можно задавать медленный/быстрый/смешанный спад тока. Я использовал быстрый спад, blank-time 1мкс, off-time 2мкс. Амплитуда тока 0,5А. Напряжение 30-45В.
При данной реализации столкнулся с проблемой - пульсации скорости являющиеся следствием пульсаций момента. В литературе пишут, что бороться с 4ой гармоникой момента нужно третьей гармоникой тока. Т.е. вместо синуса: Sin(alpha) + A3*Sin(3*alpha), вместо косинуса: Cos(alpha) - A3*Cos(3*alpha), где A3- коэффициент в диапазоне +/-0,01...+/-0,1. При использовании интегральных драйверов A3972 введение третьей гармоники не дало положительного эффекта, напротив если она достаточно велика картина заметно ухудшается. Однако я заметил, что при отрицательном коэффициенте фаза колебаний меняется на 180 град. Т.к. при смене знака 3ей гармоники происходит смена фазы колебаний, но их амплитуду уменьшить не удается я заключил, что разрядность ЦАПа (6р) оказалась недостаточной. Таким образом я пришёл к мысли сделать драйвер на два двигателя который позволит:

1) Получить значительно более точное регулирование тока (можно будет более точно настроить третью гармонику, или опробировать другие методики подавления пульсаций)
2) За счёт применения дискретных ключей появится возможность запитать ШД высокими напряжениями (>50В)

Концептуально вырисовывается следующая схема:

МК ADuC7026 (arm7tdmi) +
4 H-моста на дискретных транзисторах +
8 драйверов полумоста+
генератор пилы+
компараторы(для формирования ШИМ)+
датчики тока (резисторы)+
усилители сигналов датчиков тока

Датчики тока (резисторы) будут включены последовательно с фазами, сигналы с них будут сниматься с помощью AD629 далее усиливаться инструментальными усилителми, фильтроваться RC-фильтрами и измеряться встроенным в МК многоканальным АЦП. Дальше будут вычисляться ошибки по току для каждой фазы (их 4 – 2 на каждый двигатель), далее цифровые ПИ-регуляторы, далее выходы ПИ-регуляторов будут заведены на регистры 4-х встроенных в МК 12-р ЦАПа. Напряжения с ЦАПов будут сравниваться на компараторах с пилами (прямой и ннверсной) - сформируются ШИМы которые будут поданы на драйверы мостов.
Т.е. получается аналого-цифровая гибридная система...

Т.к. хочется сделать всё по высшему разряду, то пульсации тока собираюсь по возможности минимизировать. Я задался целью (не знаю насколько оправдано) получить на 0,5А пульсации шимования не более 1мА. Промоделировав ШИМ (при моделировании я принял индуктивность фаз равной 15мГн, какая она на самом деле я не знаю) обнаружил, что для достижения такой величины пульсации частота ШИМ должна быть 160кГц. И в этой связи возникли сомнения - оправдан ли выбор такой частоты ШИМ? Боюсь, что на ней будет сложно сформировать два прецизионных треугольника (необходимы для формирования ШИМа)...

Сообщение отредактировал Konrad - Jul 8 2010, 17:53

А не хотите взять для этой задачи контроллер, который для нее предназначен - DSP серии 28хх от TI. Там есть прецизионные цифровые ШИМ'ы, быстрые АЦП, которые можно правильно синхронизовать с ШИМ'ами для ухода от помех и плюс к этому достаточно быстрая считалка на 32 бита. Плюс flash встроенная.

Заманчиво, но...
1) AduC7026 я знаю, и под него у меня есть наработки что немаловажно
2) Потенциал цифро-аналоговой схемы может оказаться выше - например, я могу получить 12-битный ШИМ и при том очень высокой частоты, недостижимой для цифровой реализации...

1. С этим не поспоришь
2. Посмотрите описание. Там не просто стандартный ШИМ, а очень специфическая конструкция, специально сделанная для высокой частоты и большой точности.

Почитал что пишут об этом контроллере, да, классная штука - 2 пункт отпадает... и как они получили разрешение ШИМа 150пс - ума не преложу?
Но черт подери, пока разберёшся с ним...

Update
Alex11, запутался я совсем с ePWM и HRPWM... 8 независимых каналов HR PWM можно организовать?

Сообщение отредактировал Konrad - Jul 8 2010, 20:37

Присоединяюсь к Вашим сомнениям.

HR PWM - 6 штук максимум. К ним в добавок еще 6 обычных (10 нс).

А-а, в таком случае второй пункт остаётся...

А кто мне объяснит смысл выполнения контроллера по "высшему разряду" для управления ширпотребовской Vextой ? 3972 полностью перекрывает ее возможности по точности позиционирования. Он годен даже для более точных двигателей. Вы задумывались, о том что точность двигателя ограничивается качеством исполнения магнитных полюсов и остаточной намагниченностью ?
Если надо получать высокую точность позиционирования - берете прецизионную систему измерения положения того, что Вам надо точно перемещать и организуете аналоговую обратную связь.

Можно еще задуматься о сухом трении, которое убирается небольшим дрожанием, которое автор хочет убить на корню...
Еще один момент... это ведь не в невесомости происходит - поэтому "предельной,... заоблачной" точности без обратной связи по положению не достичь...

Дабы пояснить чего хочу достичь позвольте мне процитировать самого себя:


Т.е. вместо идеально прямых линий графопостроитель на высоких скоростях рисовал слегка волнистые линии. Борясь с этим явлением я вводил 3ью гармонику, т.к. ЦАП имеет 6р. я не мог подбирать её порцию тонко... Но я обнаружил, что для использованного мною минимального коэффициента при третьей гармоники смена его знака давала тот эффект, что фаза волнистости линий менялась на 180 град... Я пришёл к выводу, что нужен регулятор тока с большей разрядностью, ну а поскольку предстояло создавать новую схему, то решил всё сделать "по высшему разряду".)




Я в общем-то не собираюсь достигать заоблачных точностей, а лишь хочу решить проблему (её суть я описал выше), которая была освещена в журнале "HP Journal" за 79-ый, по-моему, год, предложенными авторами статьи методами.

Сообщение отредактировал Konrad - Jul 11 2010, 17:19

В продолжении темы:

Помогите советом... если использовать указанную частоту пилы 150кГц, какие ключи и какие драйвера оптимальнее использовать?
Драйвер пока присмотрел hip4081a - не нравится лишь то, что макс. напряжение питания моста не более 80в, либо LM5100A (но сильно настораживает отсутствие deadtime).
Драйвера выбирал по критерию - настраеваемый (с малым минимальным значением) deadtime (hip4081a) и макс. выходной ток (у обоих до 3А). С ключами пока вообще не определился...

Картинки поясняющие предполагаемую реализацию ШИМа (вычисление сигнала ошибки будет производиться в МК, соответственно ПИ-регуляторы будут цифровыми, на их выходах ЦАПы сигналы с которых будут усиливаться и подаваться на компараторы):



Сообщение отредактировал Konrad - Jul 15 2010, 10:15