Управление моментным двигателем, Вопрос к практикующим инженерам Опции

[Stepanich]

Здравствуйте.

Имеется моментный двигатель (коммутация звезда) UTH-76 от Celera Motion (в девичестве Applimotion).

Были сняты осциллограммы линейных напряжений при принудительном вращении ротора (считай, Back EMF):


и фазных токов при закорачивании всех фаз опять-таки при принудительном вращении ротора (тока 3-й фазы нет, т. к. нет третьего щупа):


Задача (эксперимент): обеспечить плавное перемещение ротора со скоростью примерно 0,1 град./с. Управление разомкнутое (датчик на основе магнитного кольца имеется, но в этом эксперименте не используется), т. е. в первом приближении - как шаговик.

Коммутацией трёх полумостов достигаем такой формы токах в фазах (чтобы повторить форму Back EMF, полученную при эксперименте с принудительным вращением ротора):


или такой (чтобы повторить форму токов, полученную при эксперименте с принудительным вращением ротора):



Итог один - зависимость момента от угла поворота: в точке максимума (по модулю) двух токов момент максимален, а в точке пересечения любых двух токов (когда третий максимален по модулю) момент минимален, причём не просто минимален, а практически исчезает (будто двигатель обесточен, хотя ток потребеления от источника при этом почти не уменьшается), что вызывает резкий перескок на следующий полюс, когда соотношение токов немного качнётся дальше; разумеется, всё это повторяется циклично (напомню, вращение очень медленное - 0,1 град./с и меньше). Правильней сказать, что сам эффект есть всегда, только вот он максимален в одном месте, а минимален в другом.

Это похоже на известное явление cogging torque, при котором происходит изменение момента от угла, но этот эффект в худшем случае должен составлять 15%, а не приводить полной потере момента.

Вопрос: как обеспечить сохранение момента (свести к минимуму его флуктуации) на всех углах, т. е. в чём ошибка в создании формы токов в фазах?
Ещё раз отмечу:
- обратная связь сейчас не используется намеренно, т. к. скорость вращения очень мала;
- цель эксперимента не само вращение, а обеспечение сохранности момента на всех углах.

Литературы по управлению электроприводом имеется достаточно (в т. ч. по по векторному), но вся она сводится к вращению двигателя на скоростях с максимальной эффективностью, не решая задачу точного позиционирования и удержания угла.

Спасибо.

[Burner]

В орщем, автор захотел поиметь равномерно движущийся угол фиксации ротора.
"обеспечить плавное перемещение ротора со скоростью примерно 0,1 град./с" Это считай статика, а не динамика(ибо инерция здесь уже не играет) - удержание ротора в фиксированном положении, просто положение это потихоньку должно ехать. Сталбыть, для конкретного движка возникает вопрос 1 - можно ли поиметь одинаковую "жесткость"(тот самый градиент, НМ/град) на всех 360 град? Скорее всего да, имхо. Просто если там есть глубокие "провалы", в них придется вкачивать тока сильно больше среднего, чтобы заполнить.
Вопрос 2 - какие токи в фазы нужно давать в зависимости от угла, чтобы этого добиться? Отвечаю со всей ответственностью: А хрен его знает.
Это зависит от формы полюсов и намотки обмоток.
Как просто определить этот закон изменения - тоже открытый вопрос.
Если теоретизировать - момент дает изменение интеграла магнитного потока, умноженного на напряженность поля в зазоре, на каждый градус отклонения ротора. А напряжение с фаз(если крутишь ротор) показывает только поток, безотносительно к напряженности поля.
По идее, дело как раз в градиенте энергии на градус.

! Вы вот чего.. Попробуйте посмотреть напряжение(оно же - ток) на оптимально нагруженных фазах(т. е. сопротивление подбираешь приблизительно так, чтобы получить максю мощность при тех же оборотах. Сильно точно, наверно, не надо - зато фазы нужно грузить все три.).
Причем желательно крутить с маховиком, чтобы ротор крутился плавно.
Быстрое вращение, как понимаете, тоже не нужно. Поэтому маховик желателен помассивнее.
Забыл - наверное, при оценке мощности в резисторах нужно учитывать(добавлять) и мощность в обмотках.

Вот эта вот форма тока Вам скорее всего и будет нужна.

[AlexandrY]

"обеспечить плавное перемещение ротора со скоростью примерно 0,1 град./с" Это считай статика, а не динамика(ибо инерция здесь уже не играет)

Началась борьба телепатов.
Откуда вам знать какая там инерция? Фотки всей конструкции целиком не было.
Инерция определяется нагрузкой. Нагрузка в добавок может быть нелинейной. Представте себе многозвенное сочленение у робота.
Там момент инерции на первом приводе будет очень сложной функцией от положения всех последующих звеньев.

Тем более что уже несколько раз намекали на коггинг.
Еще на малых скоростях резко вырастает нелинейность трения. Особенно в приводах с редукторами. Начинает проявляться кулоновское трение и вариабельная по времени адгезия.
Тут и обсервер Люенбергера не поможет для качественного управления.