Разгон равномерный коллекторного DC мотора, Переменная нагрузка. Опции

[skripach]

Для вращения с постоянной скоростью при изменении нагрузки применил PID и вроде бы оно неплохо работает.
Стоит задача равномерного разгона двигателя от нуля до заданной скорости за заданное количество шагов энкодера. Нагрузка может менятся.
Также есть задача равномерного торможения(остановки).
Как правильно сделать такой разгон(торможение)?

З.Ы. Первый опыт с моторами.

[Tanya]

Как правильно сделать такой разгон(торможение)?
З.Ы. Первый опыт с моторами.

А какой драйвер? Он позволит отбирать энергию при торможении?

[skripach]

В качестве драйвера полевой транзистор и мост на реле. Думаю с торможением проще, реально тормозить даже не нужно наверно(червяк не позволит вращать мотор), просто равномерно снижать скорость.

[Tanya]

В качестве драйвера полевой транзистор и мост на реле. Думаю с торможением проще, реально тормозить даже не нужно наверно(червяк не позволит вращать мотор), просто равномерно снижать скорость.

А куда энергия должна рассеиваться?
Тогда подавайте на задатчик то, что хотите.

[skripach]

Может я не правильно описал проблему, попробую на примере. Есть мотор, на него плавно подается напряжение, ротор разгоняется, тут за ротор кто-то хватается рукой и пытается остановить, чтобы воспрепятствовать торможению необходимо увеличить мощность (шим). Так вот как когда и на сколько надо увеличивать? Как регулировать равномерное ускорение?

[wla]

Может я не правильно описал проблему, попробую на примере. Есть мотор, на него плавно подается напряжение, ротор разгоняется, тут за ротор кто-то хватается рукой и пытается остановить, чтобы воспрепятствовать торможению необходимо увеличить мощность (шим). Так вот как когда и на сколько надо увеличивать? Как регулировать равномерное ускорение?

Уравнение электрического равновесия для якорной цепи в двигательном
режиме:
Uя = E + Iя*Rя
Uя – напряжение, приложенное к якорю,
E – ЭДС двигателя,
Iя – ток якоря,
Rя – омическое сопротивление якоря.
Грубо говоря, нужно увеличивать напряжение на двигателе чтобы скомпенсировать омические потери в цепи якоря Iя*Rя.
Обороты пропорциональны Е,
Момент пропорционален I

Сообщение отредактировал wla - Oct 13 2010, 10:49

[Tanya]

тут за ротор кто-то хватается рукой и пытается остановить, чтобы воспрепятствовать торможению необходимо увеличить мощность (шим). Так вот как когда и на сколько надо увеличивать? Как регулировать равномерное ускорение?

На сколько увеличивать, знает тот, кто рукой хватается...
Можно использовать особенность двигателей постоянного тока - он же является генератором.
Поэтому если из напряжения на двигателе вычесть падение напряжения на омической нагрузке (обмотке якоря) - получится нечто вроде моста, то получим величину пропорциональную скорости. Можно также измерять ЭДС в паузах ШИМа. Ее-то и нужно стабилизировать.
Тем же путем можно создавать ускорение-замедление. Если Вы просто отключаете питание, то двигатель останавливается сам-собой - медленно за счет трения. Иногда коротят обмотку - механическая энергия выделяется в ключе и обмотке. Тут можно сломать ключ - ток будет большой. Если приложить обратное напряжение - еще больше. Надо считать.

[repairDV]

А вы же вроде про энкодер упомянули. Это датчик обратной связи по скорости?

[Tanya]

А вы же вроде про энкодер упомянули. Это датчик обратной связи по скорости?

Можно еще посмотреть на DRV101 и др. Там примеры поддержания скорости с тахометрами.

[Guest_TSerg_*]

Если уже используется PID, то не вижу никаких проблем с заданием скорости через линейный задатчик ( напряжение управления с заданной скоростью нарастания ).

[skripach]

Это датчик обратной связи по скорости?

По скорости и направлению, его и использует ПИД для поддержания заданной скорости при разной нагрузке и оно неплохо работает.

Если уже используется PID, то не вижу никаких проблем с заданием скорости через линейный задатчик

Где-то могу ошибаться, но..
Проблемы такие:
- Скорость нелинейно зависит от коэффициента заполнения ШИМ.
- Энкодер не очень то точен(конкретно в моем случае, т.к. реализован на датчиках холла). Хотя после калибровки заметно лучше.
- Пробовал использовать ПИД для разгона, получаю сильное перерегулирование.

[Tanya]

- Скорость нелинейно зависит от коэффициента заполнения ШИМ.
- Энкодер не очень то точен(конкретно в моем случае, т.к. реализован на датчиках холла). Хотя после калибровки заметно лучше.
- Пробовал использовать ПИД для разгона, получаю сильное перерегулирование.

Если ШИМ выдает напряжение, а не ток стабилизирует, то скорость должна линейно зависеть от (среднего) напряжения при постоянной нагрузке.
Расскажите, какой у Вас драйвер и двигатель.

[Guest_TSerg_*]

Где-то могу ошибаться, но..

Опишите подробнее составляющие вашей системы - наверняка сильно ушли от аналоговой модели.

[skripach]

Опишите подробнее составляющие вашей системы

Мотор примерно такой, мотор двигает чего-то там, драйвер(как уже писал) - полевой транзистор + "шунт" для измерения тока. На вторичном валу многополюсный кольцевой магнит + 2 датчика холла.

Если ШИМ выдает напряжение, а не ток стабилизирует, то скорость должна линейно зависеть от (среднего) напряжения при постоянной нагрузке.

Шимом дёргается затвор полевика. Да, выдает напряжение, а не стабилизирует ток через мотор. ..если я вас правильно понял.
Зависимость(примерная) содержимого регистра захвата(скорость), от ШИМ 0-255. Да, захват происходит по любому событию от датчиков холла.


Думаю из-за этой нелинейности приходится на разных скоростях использовать разные коэффициенты для ПИД, или дело в другом?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Oldring]

Зависимость(примерная) содержимого регистра захвата(скорость), от ШИМ 0-255.

При увеличении напряжения уменьшается скорость? Да быть такого не может!

[skripach]

При увеличении напряжения уменьшается скорость? Да быть такого не может!

Это точно, не может! Этого и нет! скорость написано в скобках, а не в скобках написано что это содержимое регистра захвата таймера, т.е. время.

[Tanya]

Мотор примерно такой, мотор двигает чего-то там, драйвер(как уже писал) - полевой транзистор + "шунт" для измерения тока. На вторичном валу многополюсный кольцевой магнит + 2 датчика холла.

Шимом дёргается затвор полевика. Да, выдает напряжение, а не стабилизирует ток через мотор. ..если я вас правильно понял.
Зависимость(примерная) содержимого регистра захвата(скорость), от ШИМ 0-255. Да, захват происходит по любому событию от датчиков холла.


Думаю из-за этой нелинейности приходится на разных скоростях использовать разные коэффициенты для ПИД, или дело в другом?

Это... наверное, обратная скорости величина - время между срабатываниями ДХ... Кого Вы хотели обмануть? Перерисуйте... И у Вас еще получается, что мотор крутится без напряжения... И разрешение по скорости при таком методе измерения плохое.
А что происходит в паузах ШИМа? Взяли бы уж нормальный драйвер для мотора...

[Guest_TSerg_*]

Как я понял, это у него "измеритель" периода.
Т.е. от датчика Холла поступают запускающие импульсы, а заполняющий счетчик дает значение обратное частоте.

Стартеру:

Если коэф.передачи по ОС есть нелинейная функция, то и система получается нелинейной.
Что ж Вы хотите ?

Вот пример линейного разгона ДПТ от задатчика.
На 3 секунде происходит наброс нагрузки до номинала, а на 4-ой - сброс.
В системе присутствует стандартный ПИД, ОС - линейны, но питание идет через тиристорный двухполупериодный преобразователь, т.е. нелинейность присутствует.
Управление током отсутствует.

Тем не менее, как мы видим система отлично справляется с переходными режимами.

График

И еще..
Если у Вас "энкодер" стоит на выходном валу, т.е. после редуктора, то это просто.. как бы помягче сказать..
Судя по ТТХ двигателя аналога, скорость на рабочем валу 16 об/мин, что дает 0.26 об/сек или период на оборот равный 4 сек.
Ну пусть у вас еще есть повышающая редукция от многополюсного ( сколько ?) магнита, но механическая постоянная такого двигателя явно меньше.

В общем, Вы сильно удалились от устойчивого цифрового эквивалента аналоговой модели.

[Tanya]

Управление током отсутствует.
Тем не менее, как мы видим система отлично справляется с переходными режимами.

При стабилизации напряжения ДПТ имеет склонность поддерживать скорость. Ну не совсем уж, но сопротивляется... по мере сил... Мешает ему конечное сопротивление обмотки.

[Guest_TSerg_*]

При стабилизации напряжения ДПТ имеет склонность поддерживать скорость. Ну не совсем уж, но сопротивляется... по мере сил... Мешает ему конечное сопротивление обмотки.

В приведенном мной примере ПИД реализован на ОС по скорости ( датчик скорости ).
Какой - это не суть, важно, чтобы он укладывался в допуск по адекватности цифровой модели - аналоговой.
Т.е. это может быть и тахогенератор и валкодер и все, что угодно.

Для ОС по напряжению ( если не привлекать токовую связь), конечно все будет зависеть от жесткости внешней характеристики ДПТ.

[skripach]

Как я понял, это у него "измеритель" периода.
Т.е. от датчика Холла поступают запускающие импульсы, а заполняющий счетчик дает значение обратное частоте.

Точно так, только измеряю не период, а 1/4 периода по двум датчикам. 17 полюсов, т.е. 17*4 импульсов на оборот.

[Guest_TSerg_*]

Ну вот и смотрите:
При макс.скорости (16 об/мин) Вы имеете период дискретизации 40 мс, а при скорости в 10 раз меньшей уже 0.4 с, что вполне может стать причиной плохой устойчивости системы.

[Tanya]

Точно так, только измеряю не период, а 1/4 периода по двум датчикам. 17 полюсов, т.е. 17*4 импульсов на оборот.

Ну... Если точности хватает... А если нет, то можно честно измерять ее по противоЭДС в паузах ШИМа или компенсировать падение напряжения на резистивной компоненте обмотки. Тахометр можно использовать для медленной коррекции задатчика скорости по ЭДС. Ведь сейчас, фактически, Вы можете получить величину скорости только после прохождения двух датчиков. Т. е. с большой задержкой.
P.S. Пишем одно и то же разными словами с TSerg.

[Oldring]

Это точно, не может! Этого и нет! скорость написано в скобках, а не в скобках написано что это содержимое регистра захвата таймера, т.е. время.

Вот-вот, время. Пишите про скорость, а рисуете на графике время. Нам в уме нужно графики перерисовывать?