Синхронный двигатель, точное позиционирование Опции

[alexPec]

Добрый день.
Есть синхронный трехфазный двигатель (3 фазы, 4 обмотки на каждой фазе расположенные по кругу ABC-ABC-ABC-ABC). На роторе - магниты. Магнитов больше чем обмоток, расположены строго над обмотками. Нужно точное позиционирование ротора, есть энкодер. Изложу свои домыслы, поправьте пожалуйста где ошибаюсь:

1. Управление трехфазным синусом, сделанным через ШИМ - чередованием выбираем направление.
2. Ток обмоток (амплитуда шима) выбираем исходя из необходимой скорости разгона (на роторе инертная масса)
3. Частоту синуса - опять же исходя из требуемой скорости разгона.

Вопрос нарисовался сам собой: каким образом связать переменную процесса (положение ротора) с ДВУМЯ управляемыми величинами - частотой синуса и амплитудой? Если была бы одна управляемая величина - через ПИД регулятор. Да и в этом случае тоже через ПИД - регулятор наверняка, вычислить динамические параметры системы и выставить коэффициенты под оптимальное регулирование - это не проблема. Но вот по какому закону связать частоту и амплитуду - затык. У асинхронников частота с амплитудой связывается через закон V/F. Но там другая ситуация. А тут на момент двигателя получается влияет амплитуда синуса, а частоту (или точнее скорость изменения фазы) надо выбирать следя за энкодером исходя из того, чтобы ротор не "опрокинулся", т.е. не проскользнул. Быстро крутанем - даже при максимальном токе из-за инертности массы проскользнет, а значит дернется в другую сторону. Может смотреть за энкодером и держать опережение угла синуса относительно ротора? Ну то есть чтоб синус статора от ротора далеко не убегал. Подозреваю, что тоже есть какой-то закон типа V/F, как для асинхронников, но до сих пор с синхронниками не сталкивался, поэтому прошу подсказки специалистов - ссылки, литература, советы - все что не лень выложить.

[Elsystems]

каким образом связать переменную процесса (положение ротора) с ДВУМЯ управляемыми величинами - частотой синуса и амплитудой?

Делайте так: Никаких ШИМов тут не надо. Два токовых релейных контура по дву фазам, с частотами коммутации несколько килогерц, теперь вы сможете задать вектор тока в системе координат 120 градусов. Далее с помощью сигнала с датчика положения и функции sin ориентируете вектор тока относительно ротора так, чтобы был максимальный момент (фазу вектора нужно будет настроить). Теперь вы сможете задавать амплитуду вектора тока, и она будет пропорциональна моменту на роторе. С теорией регулирования вы знакомы, тогда дальше просто - поверх делаем скоростной контур, а поверх него - позиционный. Конечно это в двух словах - на практике очень много подводных камней.

[alexPec]

Делайте так: Никаких ШИМов тут не надо. Два токовых релейных контура по дву фазам, с частотами коммутации несколько килогерц, теперь вы сможете задать вектор тока в системе координат 120 градусов. Далее с помощью сигнала с датчика положения и функции sin ориентируете вектор тока относительно ротора так, чтобы был максимальный момент (фазу вектора нужно будет настроить). Теперь вы сможете задавать амплитуду вектора тока, и она будет пропорциональна моменту на роторе. С теорией регулирования вы знакомы, тогда дальше просто - поверх делаем скоростной контур, а поверх него - позиционный. Конечно это в двух словах - на практике очень много подводных камней.

Согласен, прочитал статейку микрочипа - там так же советуют - делаем фиксированное опережение угла для достижения максимального момента, угол опережения двигаем синхронно с ротором (следя за его положением по энкодеру), а управляем только посредством амплитуды синуса.

Теперь возник еще вопрос. Посмотрел как слеплены драйверы (рисунок, упрощенный естественно) и задумался как таким управлять? Все нижние ключи управляются одной линией, верхние - раздельными. Получается в рабочем режиме нижние драйверы все должны быть включены, а верхние шимятся на положительной полуволне синуса, а на отрицательной что - отключаются и все? Так что ли?
Стоп! Включив нижний драйвер, нам верхний то вообще нельзя включать - сквознячок будет...Как такое вообще работало тогда?

alexPec то, что применяете ПЛИС это правильно, но зачем для управления МК, на ПЛИСе все функции можно сделать и лучше. Только я бы делал на CPLD
и по отдельности каждый драйвер.

Так МК то в той же ПЛИС и реализован, NIOS, для гибкости внешнего интерфейса и т.д.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[AlexandrY]

Так МК то в той же ПЛИС и реализован, NIOS, для гибкости внешнего интерфейса и т.д.

Посмотрел я что предлагает Altera в своем "Drive-On-Chip Reference Design"

Да, поначалу смотрится впечатляюще, векторное управление 4-я сервоприводами одновременно!

Но копнув глубже и разобравшись что у них сделано в железе, а что софтварно, возникает непреодолимое чувство, что это просто очередной маркетинговый развод.

В железе сделаны только примитивный парк и кларк.
Так их и Cortex щелкает своим float-point ускорителем за микросекунды.

Как большое достижение Altera представляет ШИМ модуляторы.
Так их 4-е штуки есть и в гораздо более дешевом MK60.

Далее как достижение представлена синхронизация АЦП с ШИМ. Но вот у MK60 есть не только эта синхронизация и 16-и битный АЦП с аппаратной фильтрацией но и еще и PGA.

Потом пространственно-векторная модуляция в альтере сделана программно!
Все каналы PI тоже программные и на ARM9 или NIOS, которые заведомо тормознее Cortex-M4.
Не удивительно, что у них частота модуляции выбрана 16 КГц.

И как последний гвоздь, связывающий софт базируется на RTOS uCOS-II, которая в принципе устарела, бесплатная только в демках, и для коммерческого проекта неоправданно дорогая.

Это при том, что для MK60 библиотеки управления движком идут с совершенно бесплатной и более мощной RTOS MQX.