Контроллер для BLDC 1 об/сутки, Сверхочный привод Опции

[sergey_ch]

Всем здрасьте! Много читаю этот форум, место уникальное. К теме.
Мне необходимо разработать привод состоящий из двух осей. На каждой оси будут стоять оптические sin/cos энкодеры с разрешением до 8192000 отсчетов. Почему до? Потому что разрешение можно будет менять изменяя число интерполяции. С энкодером вроде всё ясно. Перейдем к мотору. Задача уйти от шагового двигателя и от промежуточных редукций из-за которых возникает огромный люфт и периодическая ошибка ведения. и вот решили поставить бесколлекторный трехфазный двигатель. Количество полюсов статора 60, число пар полюсов магнитов равно 40, т.е. 80 магнитов.
Были сделаны кое какие расчеты и появились заданные параметры.

1) Обеспечить точность позиционирования меньше одной секунды дуги.
2) Обеспечить скорость вращения ротора равной один оборот за звездные сутки.

При разрешении энкодера 8192000 отсчетов, точность позиционирования составляет 0,158203125" (секунд дуги). При таких параметрах мотора (60/80) угол поворота статора за период электрического поля равен 360 / 40(пар полюсов) = 9^о. Так как оцифровываться будет либо положительная часть периода либо отрицательная, то полупериод равен 4,5^о. При использовании DACа в драйвере на 16 бит получаем электрическое разрешение:
80 полупериодов * 65536 (16 бит) = 5 242 880. Скорость смены значений ЦАП равна: 5 242 880 / 86164,0905(секунд в звездных сутках) = 60,8476218988233851 Гц. Это самая медленная скорость. Максимальная скорость будет порядка 10-30 градусов в секунду и будет ограничиваться только максимальной рабочей частотой энкодера. Так же должен быть режим удержания, когда ротор просто стоит. Конструкция будет очень точно сбалансирована и будет иметь значительный момент инерции. Ветер будет раскачивать систему, но ПИД регулятор должен удерживать заданную скорость, либо заданную позицию удержания.

Так вот вопрос у меня вот в чем. Натолкните на правильный способ управления таким мотором. Мне пока видится один способ. В управлении шаговыми двигателями он называется chopper PWM drive, т.е. запитываем текущую комбинацию, ток в обмотке растет, компаратор сравнивает с опорным, которое формируется 16 битным ЦАПом, и отключает обмотку. Это все повторяется на частоте примерно 20 кГц. Частота будет зависеть от напряжения питания и от индуктивности обмотки.

Привожу внешний вид мотора и структурную схему драйвера.

Сообщение отредактировал sergey_ch - Dec 2 2009, 11:48

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Sergey1957]

Задача интересная.
ПИД регулятор не поможет. Он хорош, когда динамика.
Просто с ним я работаю 2-3 года и понял, что он может.
Пишу для PIC.
В разработке данного устройства вы (или кому поручите)напоритесь на
дребезг импульсов с энкодера. При наличии сдвинутой последовательности программно вытяните.
(Это при очень медленных перемещениях.)
В остальном стандартные схемы.
В принципе ПИД регулятор поможет только при наводке на объект.
Скорость перемещения будет ограничена временем прерывания и обработки импульсов с энкодера.
В принципе, цифры названы реальные.

Но алгоритм работы предложу несколько иной.
Каждый раз при смене объекта выполнять позицирование (HOME POZICHIN).

Остаётся открытым вопрос , что произойдёт при броске питания.
Энкодер не абсолютный, а относительный.

И тогда вы вспомните о механике. Могут ведь делать без люфтов.
Точнее могли. Использовал под свои задачи механику военной техники.
У каждого времени были свои герои.