HDD на 1об/сек используя FOC возможен? Опции

[Major]

Подскажите, кто опытный.
Есть HDD на 12В, 0.7А, 6 полюсных пар. Ve~1.6Vrms/Krpm.
Реально закрутить на скорости 1 об/сек с погрешностью 0.1% на обороте?

Взял комплект от ST: Nucleo-303E + IHM07M1(L6230), 3 шунта по 0.33R. Библиотека FOC 4.3.
На самом маленьком допустимом напряжении питания 8В крутиться на 50 об/сек хорошо. Показания монитора по шунтам стоят в последнем знаке.
Рабочий ток обмотки 0.13А (на разгоне 0.5А).
Снижаю до 10 об/сек, плохет. На 4 об\сек совсем плохо, и ток обмотки на уровне 0.01А.
На шунтах понятно совсем ничего. ШИМу плохо, сразу по току отсечка. ЭДС в обмотках маленькое.

Снизить напряжение питания не могу, чтобы облегчить работу ШИМ.
Пока прикручиваю встроенный PGA на токовые шунты, в 10 раз усилить сигнал на малом токе.
Жду внешний энкодер чтобы проверить реальную угловую скорость и потом прикрутить в контур управления.

1. Достижим ли 1 об/сек с погрешностью на 0.1% на обороте? Или это тупик и без редуктора не решить?
2. Насколько поможет внешний энкодер? 1000 отсчетов на оборот хватит (исходя из 0.1%, без учета нелинейности энкодера)?
3. Может увеличить момент инерции (накинуть больше блинов)?

Дополнительная инерция поднимет ток в обмотках и повысит устойчивость системы?
Время выхода в точку минуты. Внешних помех не ожидается. Только если электрические.

Первый раз столкнулся с таким двигателями. Хочу быстро на ките сделать и забыть.
Коллеги желают плавность и соосность. HDD самое подходящее оказалось по конструктиву и механике.

[amaora]

То есть в пределах 0.36 угловых градуса нужна стабильность? Если внешних возмущений нет то это проще. Можете повышать момент инерции, но это поднимет ток только на разгоне/торможении. Можете разомкнутое управление сделать, то есть вслепую раскручивать вектор тока. Увеличивая величину тока увеличиваете стабильность.

Cogging torque у HDD двигателей должен быть не большой. И его можно попробовать скомпенсировать, так как возмущение периодическое, предсказуемое.

Что значит ШИМу плохо?

[Major]

С двигателями до этого не работал.
Посмторел оссцилографом, на малых оборотах (600rpm и ниже) сигнал ШИМ выглядит как прерывистый режим у БП.
Даже в центре разварачиваемой синусоиды.
Если 100% это 0.6А для разгона, то ~10ма при 600rpm это 2% от всей шкалы. А надо скорость еще в 10 раз ниже.
ШИМ 16-бит, получается у регулятора отсатеся всего 65 единиц на все при W=60rpm.

Но похоже проблема именно в отсутствии энкодера, а не в ШИМ.
На малых оборотах BEMF аглогитм определения скорости сильно ошибается.
Токовый шунт ведь расчитан на полный диапазон токов, а по показаниям шуктов в двух обмотках вычисляется состояние и BEFM.
Как запущу с энкодером, напишу в теме.

P.S.
Я правильно понимаю что минимальное тангенцально ускорение [м/с] (или угловое ускорение) будет у точек диска находящихся между полюсами мотора?

[somebody111]

Обычно, если в приводе датчика скорости нет, то это значит что не предъявляются особых требований к поддержанию оборотов-нужно тупо завращать вращалку приблизительно на какой-то скорости. Начнём с того, что без энкодера 1% точности не достичь

[Ydaloj]

3. Может увеличить момент инерции (накинуть больше блинов)?

блины от этого же хдд? головой сразу сервометки считывайте и по ним стабилизируйтесь )

[Major]

Проверил. Энкодер магнитный AMS, соосно валу.
Без энкодера, только BEMF, смог получить 3об/сек с точностью так себе. Скорость 5об/сек с ~1-2%.
С энкодером 1об/сек не хуже 1-2%. Это если не дышать, мало полюсов, малый момент.
После уточнения ошибки добавлю обновление.

P.S. Сервометки не подходят, головки мешают эксперименту. Хотя на отдельном винте можно проверить вместе с головками.

[AlexandrY]

P.S. Сервометки не подходят, головки мешают эксперименту. Хотя на отдельном винте можно проверить вместе с головками.

MEMS гироскоп справился бы. Они как раз на 200 градус/сек рассчитаны и 16-и битный ADC имеют.

А магнитные энкодеры на валу двигателя с магнитами - это явно не логично.

[Major]

Про MEMS не понял, его же на вращающийся вал/блин устанавливать надо. Как сигнал снимать без головной боли?

Магниты двигателя внутри стакана ротора, и их "не видно" снаружи по полю.
Раньш HDD имели встроенные Холлы. Но уже давно используют разметку на диске.
Магнитный экодер это неподвижная микросхема из 4-х Холлов над вращающимся двухполюсником.

Пробовал прикуртить дешевые оптические энкодеры (за 5-7тр), трение большое. Стартует с огромным трудом и запас по усилению в петле ниже нуля.
Переберирать экодеры с низким трением за 50+ не с руки.
Механнику HDD выбрали коллеги, вариантов у меня не было. Може теперь бросят эту затею.

[amaora]

HFI (High Frequency Injection) в вашей библиотеке FOC нет?

[Major]

Библиотека STMCWB от ST.
Есть но в документации сказано что это для I-PMSM (internal/buried) магнитов.
Я разобрал мотор, по визуализации поля выходит что у меня SM-PMSM (surface mount).
Для использования HFI надо выбрать I-PMSM и указать ассиметрию Lq/Ld.
Индуктивность измерил, от положения ротора отклонение не более 1%, что совпадает с визуализацией магнитного поля.

[Dr.Alex]

указать ассиметрию Lq/Ld.

Что такое "ассиметрия"?