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

 

[sergey_ch]

Насчет обычных монтировок с червячными парами. Имеем червячную пару, промежуточный редуктор и шаговый или ДПТ. Промежуточный редуктор может быть шестеренчатый или ременный. Вот и все что применяют по всему миру все производители монтировок для телескопов. И те которые по 100 долларов и те которые по 15000. Отличается только качество исполнения. Недостатки я уже указывал.

И вот стали появляться монтировки с прямым приводом. В них прменяют PMSM и возможно пьезомоторы. Плюсы я так же перечислял.

Что за безлюфтовая передача, честно незнаю. Хотя мы разрабатываем и производим монтировки давно и много. Модели считаются высокого класса и довольно дороги. Теперь мы осваиваем новые технологии, поэтому возвращаться к каким либо редукторам не имеет никакого смысла, так как все это уже есть и выходит довольно неплохо. Периодическая ошибка ведения +/- 2-3"

Вот к чему мы теперь стремимся. (см фото)И обсуждать хотелось бы только вопросы касающиеся данного мотора и систему управления им. То что мотор будет работать по сути как шаговый в микрошаге это уже уяснил. Все еще пытаюсь точно высчитать момент который необходим для правильной работы. И про дискретность гораздо меньшую чем 16 бит я думал, теперь стал понимать что это действительно так. момент инерции будет огромный, на валу будет висеть порядка 20-30 кг

Конечно можно, но усложняются пересчеты, и надо что бы счетчик энкодера сохранялся после выкл. пит. и мне такие варианты просто не нравятся

С какой точностью ДПР должен определять положение?

Сообщение отредактировал sergey_ch - Dec 6 2009, 17:52

[Microwatt]

Что за безлюфтовая передача, честно незнаю. Хотя мы разрабатываем и производим монтировки давно и много. Модели считаются высокого класса и довольно дороги. Теперь мы осваиваем новые технологии, поэтому возвращаться к каким либо редукторам не имеет никакого смысла, так как все это уже есть и выходит довольно неплохо.

1. Так узнайте в каком-нить справочнике конструктора, тем более, что занимаетесь вопросом давно. Всего-то делов - две шестерни и пружина вместо одной.
2. Все новое - хорошо забытое старое. Прямоприводный двигатель - крайне сложная и дорогая констукция. Это они там с жиру беситься могут. Тут имеет сысл сделать что-то практичнее.

[dpss]

Так узнайте в каком-нить справочнике конструктора, тем более, что занимаетесь вопросом давно. Всего-то делов - две шестерни и пружина вместо одной.

Пружины обычно используются для привода шкал и других подобных ненагруженных механизмов. В этом случае нагрузка инерционная и еще автор топика говорил про порывы ветра.

У энкодеров с таким разрешением обычно точность в несколько раз хуже разрешающей способности, это указывают в паспорте на энкодер. Еще большим источником ошибки может быть муфта, соединяющая энкодер с двигателем, или при непсредственной посадке на вал мотора энкодерного колеса экцентриситет вала.