Токовое управление Brushed DC motor, Нужна критика, критика и еще раз критика схемы Опции

[haker_fox]

Здравствуйте! Решил внедрить токовое управление коллекторным двигателем постоянного тока. Идея - задать два порога тока. Один из них (Imax) максимально-допустимое значение тока через обмотку двигателя. Второе (Ictrl) - рабочее значение тока, т.е. то, которое будет использоваться в качестве силы, крутящей ротор и задающей ускорение. Согласно этому уравнению:
I*k = d^2/dt^2 (Theta)*J + d/dt (Theta)*b,
где: I - сила тока через обмотку ротора,
k - постоянная двигателя,
Theta - положение ротора,
b - коэффициент динамического трения.

Токи задаются напряжениями (батарейки на схеме) и подаются на компараторы. Также, на компараторы заведена обратная связь по току с шунта двигателя. Таким образом, ток через обмотку ротора постоянно сравнивается с заданными рабочим и максимальным. В превышения одного из них, на выходе одного или обоих компаратор будет низкий уровень. Т.к. эти компараторы с открытым коллектором, то соединение их выходов допустимо. Выходы компараторов подключены на входы сброса с данных D-триггера. При очередном тактовом импульсе (PWM) этот низкий уровень будет записан на выход триггера и MOSFET не откроется. Если ток превысил одно из значений уже после переднего фронта сигнала PWM, то триггер сбросится по входу сброса. Т.е. ограничение тока работает всегда. Также, при новом переднем фронте импульса PWM, если ток двигателя в норме, то высокий логический уровень запишется по входу данных на выход триггера и MOSFET откроется. Частота PWM 8 КГц. Заполнение (длина импульса) не играет роли, т.к. запись в триггер происходит только по переднему фронту. Важен лишь период. Для подавления помех использован пассивный ФНЧ. Нижняя часть схемы (сборка на диодах Шоттки) представляет собой защиту входа АЦП микроконтроллера на тот случай, если потребуется измерение тока.

Как следует из описание и теории, схема должна управлять ускорением двигателя, а значит и скоростью и положением.

Есть сомнения, не будет ли мешать противо ЭДС? Как мне раньше говорили здесь на форуме - не должна.
Также имеются сомнения по поводу фильтра. Вдруг возникнут помехи, которые он не подавит, и тогда все управление сломается?
Ну и самое главное сомнение - верна ли идея?
Спасибо заранее за все ответы!

Эскизы прикрепленных изображений

 

[VladimirYU]

Как следует из описание и теории, схема должна управлять ускорением двигателя, а значит и скоростью и положением.

Ну и самое главное сомнение - верна ли идея?

Ваша схема реализует ОС по току и только. Если вы хотите управлять скоростью и положением, то необходимы внешние по отношению к контуру тока контура управления соответственно скорости и положения. Представьте себе случай, когда Ваш двигатль работает на холостом ход. Ваша схема поддерживает в якоре постоянный ток следовательно двигатель развивает постоянный момент получаем постоянное ускорение и неограниченное линейное нарастание скорости.
Идея Ваша с ОС по току верна, но для создания работоспособного привода недостаточна. Посмотрите в сторону систем подчиненного управления систем электропривода. Там подробно изложено когда контур тока необходим, а когда без него можно обойтись, а также как правильно его настроить. Автор, если память не изменяет, Башарин.

[haker_fox]

Ваша схема реализует ОС по току и только. Если вы хотите управлять скоростью и положением, то необходимы внешние по отношению к контуру тока контура управления соответственно скорости и положения.

Конечно, эти обратные связи предполагаются. Это будет энкодер, по нему можно определить скрость и положение.

Представьте себе случай, когда Ваш двигатль работает на холостом ход. Ваша схема поддерживает в якоре постоянный ток следовательно двигатель развивает постоянный момент получаем постоянное ускорение и неограниченное линейное нарастание скорости.

Ага. Правда скорость при этом когда-то все равно перестанет расти) Т.е. когда I*k будет равно b * dTheta/dt. Если же серьезно, то при достижении заданной скорости, мы должны полностью выключить двигатель, задав опору Ictrl = 0. Когда скорость упадет ниже заданной - включить. Получается ШИМ, о котором мне говорила уважаемая Tanya. Этот контур может управляться ПИ(Д) регулятором. А вот контур положения - только П(Д) регулятором, т.к. интегрирующее звено имеется (положение - интеграл от скорости).
Передаточная функция скорости от тока будет:

Код

sTheta(s) / I(s) = k / (Js + B)

,
а положения от тока:

Код

Theta(s) / I(s) = k / s(Js + B)

. Таким образом мы действительно видим, что у нас появляется интегрирующее звено 1/s.
Но это пока так, теория)

Идея Ваша с ОС по току верна, но для создания работоспособного привода недостаточна.

Слава Всевышнему, что идея верна! На счет недостаточности - да, конечно. Это так. Но контуры я планировал добавить.

Посмотрите в сторону систем подчиненного управления систем электропривода. Там подробно изложено когда контур тока необходим, а когда без него можно обойтись, а также как правильно его настроить. Автор, если память не изменяет, Башарин.

Башарин есть. Действительно интересно пишет и хорошо излагает теорию. Правда ее тяжеловато читать) Ну ничего, а что делать?) Будем читать.
Спасибо!