шаговый двигатель - как увеличить ускорение Опции

[jeka]

Уперся в лимит ускорения из-за большого момента инерции ротора. Существуют ли моторы с облегченным ротором? Технически облегчить ротор раза в два вроде проблем нет. Беглым поиском по характеристикам разных линееек моторов вижу, что отношение момента удержания к моменту инерции у разных моторов не сильно отличается.
С вариантом поставить мотор помощнее и шкив побольше тоже не все гладко - во-первых, момент инерции шкива будет мешать, во-вторых упадет точность позиционирования. С точностью в принципе можно побороться установкой энкодера, а шкив проточить, убрав все лишнее. Но интересно, можно ли это решить подбором мотора? Ток форсировать тоже не лучшая идея - т.к. мотор половину времени разгоняется или тормозит.
p.s. перемещаемая масса вместе с весом ремня - около 150 грамм.

[halfdoom]

Если ускорение упирается в инерцию ротора и механизма, то тут поможет только оптимизация механики или замена на серводвигатель. Последний заметно дороже, поэтому можно поискать "оптимизированные" ШД - там иногда попадаются модели с большими моментами при той-же инерции.

[варп]

Может не к месту..., но так, на всякий случай...
http://www.printedmotorworks.com/brushed-pancake-motors/
----

[Tanya]

Бывают блинчатые или сосисчатые. Последние Вам больше подойдут. У Вас ускорение постоянное?

[dimka76]

Обмотка двигателя это индуктивность.
Момент пропорционален току.
Ток в индуктивности скачком измениться не может.
Но можно увеличить скорость нарастания тока путем подачи на обмотку напряжения больше номинального,
а как только ток в обмотке дорастет номинального, то снизить напряжение на обмотке.
Соответственно, чем большее напряжение вы подадите, тем больше получите скорость нарастания тока.

[novikovfb]

Обмотка двигателя это индуктивность.
Момент пропорционален току.
Ток в индуктивности скачком измениться не может.
Но можно увеличить скорость нарастания тока путем подачи на обмотку напряжения больше номинального,
а как только ток в обмотке дорастет номинального, то снизить напряжение на обмотке.
Соответственно, чем большее напряжение вы подадите, тем больше получите скорость нарастания тока.

Это про увеличение частоты вращения (и то, у шаговиков, как правило, скорее начинаются проблемы с резонансом и срывом синхронности вращения, чем со скоростью нарастания тока), а ТС спрашивает про ускорение, т.е. скорость набора оборотов или торможения.

[jeka]

Бывают блинчатые или сосисчатые. Последние Вам больше подойдут. У Вас ускорение постоянное?

Блины боюсь будут проигрывать в данном случае, даже облегченные. Вот насчет сосисочных - похоже да, но момент у них маловат и сильно длинных не помню чтоб находил. Хотя можно и несколько моторов на одну ось посадить.

Профиль ускорения можно подстраивать под возможности мотора (ибо момент падает на высоких скоростях). Пока я использую обычные step-dir драйвера без обратной связи. Поэтому приходится запас момента оставлять чтоб срывов не было. Но это конечно не оптимально для этой задачи.
В будущем есть желание крутить более правильным драйвером (FOC/DTC), даже есть самодельные драйвера ШД со всем фаршем датчиков и мощным железом, но доделать прошивку под специфику шаговиков пока рук не хватает.

Обмотка двигателя это индуктивность.
Момент пропорционален току.
Ток в индуктивности скачком измениться не может.
Но можно увеличить скорость нарастания тока путем подачи на обмотку напряжения больше номинального,
а как только ток в обмотке дорастет номинального, то снизить напряжение на обмотке.
Соответственно, чем большее напряжение вы подадите, тем больше получите скорость нарастания тока.

Это понятно. Вопрос не в том как ток накачать на большой скорости, а как добиться более шустрого ускорения в постоянном режиме разгон-торможение без перегрева мотора.

Вообщем, мысли такие. Оптимально где-то nema14, чем длинней тем лучше, например 52мм - вот такой. У nema8 момент совсем уж никакой, а с nema17 я сейчас испытываю - ротор тяжеловато раскручивается.
С облегченным ротором все грусно, так ничего не найду. Вот думаю - может ротор nema17 на электроэрозию отдать, пусть весь жирок по среднему радиусу отрежут. И надфилем отбалансировать

[Tanya]

Блины боюсь будут проигрывать в данном случае, даже облегченные. Вот насчет сосисочных - похоже да, но момент у них маловат и сильно длинных не помню чтоб находил. Хотя можно и несколько моторов на одну ось посадить.

Профиль ускорения можно подстраивать под возможности мотора (ибо момент падает на высоких скоростях). Пока я использую обычные step-dir драйвера без обратной связи.

Я и намекала, что блины для медленного, а сосиски для быстрого вращения. И, как Вы уже успели отметить, момент падает от скорости. Но примерно... механическая мощность мало меняется. Поэтому правильный (более...) разгон должен быть такой, чтобы энергия линейно росла. Иными словами - квадрат скорости должен линейно расти или уменьшаться. От времени. Такой алгоритм у меня получился самый быстрый. В таблицу записываем задержки между шагами и шагаем по этой таблице туда-сюда. Начать только нужно, перепрыгивая резонанс.

[jeka]

Tanya, Спасибо за идею с квадратом скорости. Я как раз думал какую зависимость вписать в расчет таблички ускорений.
Вообще, я немного другой алгоритм использую - для определения текущей скорости (или задержки между шагами) я беру модуль расстояния от начальной или конечной точки (что меньше), а не время - так вся динамика получается просто и красиво. И составляю табличку "расстояние-скорость". Обсчет получается очень быстрый и один cortex m3 100мГц может десяток-другой моторов крутить без проблем и энкодер в этот алгоритм без усложнений вписывается.

[Tanya]

Обсчет получается очень быстрый и один cortex m3 100мГц может десяток-другой моторов крутить без проблем и энкодер в этот алгоритм без усложнений вписывается.

Красота спасет мир... Но я Вам не идею, а практическую (магическую) формулу, основанную на теории, даю (дарю).
Там тоже красиво - только один параметр - квант задержки подбирается под имеющуюся механику.
Если все правильно посчитаете - получите кубический корень в формуле.

[jeka]

Примерно понял. Но как я понял, корень - это в простейшем случае, когда все линейно. Как только вводишь профиль ускорения с возможностью кастомизации - от интегралов-производных по этому профилю никуда не денешься. А при торможении нам время до остановки не известно. Известно только текущее расстояние и скорость. Если требуется затормозить к определенной позиции не до полной остановки, то сложности начинаются.
Еще, экспериментально обнаружил, что при разгоне и торможении момент срыва несколько отличается. Странно то что мотор у меня разгонялся хорошо, а срывался при торможении, хотя профили разгона и торможения одинаковые (только отзеркалены по времени). Вообщем, шаманство.
Для себя делаю вывод - без драйвера с обратной связью по положению ротора (или back-emf на худой конец) не отвертеться. К тому же, КПД подростет, и мощи можно будет добавить.

[Tanya]

Примерно понял. Но как я понял, корень - это в простейшем случае, когда все линейно. Как только вводишь профиль ускорения с возможностью кастомизации - от интегралов-производных по этому профилю никуда не денешься. А при торможении нам время до остановки не известно. Известно только текущее расстояние и скорость. Если требуется затормозить к определенной позиции не до полной остановки, то сложности начинаются.

Вы не поняли... Есть таблица - задержка от положения (шага, полушага...) вот по ней и надо идти при ускорении в одну сторону, при торможении в другую. Это экстремальная траектория с ускорением на грани срыва. Т.е. нельзя делать ускорение больше. Меньше - можно. Например, разгоняемся по этому закону до нужной скорости, а потом не меняем задержки - двигаемся с постоянной скоростью, - без ускорения.

[jeka]

Получается, мы об одном и том же говорим, просто разными терминами. у Вас таблица "расстояние-скорость", а я ее назвал "задержка-положение", что по сути одно и то же - скорость=задержка, положение=расстояние.

[Tanya]

Получается, мы об одном и том же говорим, просто разными терминами. у Вас таблица "расстояние-скорость", а я ее назвал "задержка-положение", что по сути одно и то же - скорость=задержка, положение=расстояние.

Нет. Именно задержка от шага (расстояния, положения). Но задержка это и есть обратная скорость. Никаких хитростей - вычисления ускорений и прочего. Если надо куда-то попасть в определенное время с определенной скоростью, то тут возможны варианты...