Подскажите, какое назначение контура тока (момента) в случае управления скоростью двигателя?

Задача, поддержание постоянной скорости вращения, вне зависимости от нагрузки, источник питания стабильный.

Назначение контура тока - контролировать момент, как Вы правильно и написали.
Вы, наверное, что-то другое хотели спросить, но я не хочу догадываться...

попробую перефразировать
Зачем контролировать момент для стабилизации скорости? если нужна постоянная скорость , при переменой нагрузке, а не постоянный момент, при переменой нагрузке,

Уже лучше. Производная скорости (ускорение) пропорциональна моменту, поэтому получится правильное управление.
Простая аналогия - для управления температурой печки на нее подается контролируемая мощность.

пример с печкой очень хороший, так как чуть попроще и при управление нагревателями тоже используют контур тока
если предположить, что питание постоянно, сопротивление нагревательного элемента постоянно, то ток будет пропорционален напряжению, которое мы и так знаем, то зачем в этом случае добавлять контур тока?
хорошая картинка

Наверное имеется ввиду напряжение питания постоянно, так вот предположение годиться для каких нибудь лабораторных опытов в лучшем случае, потому как даже ГОСТ даёт разбег по напряжению в несколько процентов. На производстве может и +-20% гулять и это нормально, вот поэтому нужно контролировать ток в общем случае (ну это касаемо нагревателя).
Для электродвигателя еще хуже, помимо этого фактора еще есть такой нюанс (не уверен что ко всем типам двигателей относиться, хотя наверное ко всем): момент на двигателе пропорционален току, а напряжению только в том случае если есть условие постоянства частоты вращения, в общем случае на регулируемом приводе, напряжение не пропорционально моменту, что усложняет регулирование.

Там используют контур мощности (энергии).

Для точного регулирования надо учитывать именно мощность, так как может меняться как напряжение питания нагревателя, так и его сопротивление.

Неплохая, но не совсем точная в Вашем случае.
У мотора есть противоэдс, поэтому ток сложно задать прямо - используется еще один регулятор, который должен быть быстрым.

Для обеспечения требуемых динамических характеристик электропривода (быстродействие, перерегулирование). На картинке, которую Вы привели выше, изображена классическая система подчиненного управления. Дело в том, что для настройки внешнего контура необходимо, чтобы внутренний контур (в данном случае - контур тока) имел определенные параметры. Т.е. задаются желаемой передаточной функцией контура тока и находят коэффициенты регулятора.
Если этого не делать, то динамика у привода может быть не очень хорошей. Например, при изменении нагрузки (момента сопротивления на валу электродвигателя) скорость будет оооооочень медленно меняться, что может быть недопустимо для данного механизма.

спасибо, уже есть чуточку понимания
Получается в случае нагревательного элемента если гарантируется стабильность напряжения (к примеру 1%), и пренебречь малым температурным коэффициентом сопротивления нихрома, да к тому же добавить малое изменение температуры, то контур тока не сильно необходим ?
в случае мотора (если исключить нестабильность питания), то контур тока(момента) необходим для компенсации нелинейности перевода напряжения в ток(момент,скорость)


можно с этого момента поподробнее, как контур тока поможет улучшить динамику?
к примеру есть установившаяся скорость , и соответственно ей некий ток и момент, вдруг увеличилась нагрузка и соответственно ток, но контур тока мгновенно отреагирует уменьшением тока, чтобы удержать заданную уставку или наличие контура тока позволяет сделать более резкий контур скорости ?

Чаще используют токовый контур с отсечкой, для обеспечения движения с постоянным моментом в переходных режима.
Вот попробуйте включить двигатель (коллекторный, к примеру) на полное напряжение - не все типы могут даже выдержать такой разгон.

Ну а так, ставьте у себя симулирующий софт и упражняйтесь в стыковке теории и практики.

При увеличении нагрузки сначала падает скорость, т.к. угловое ускорение прямо пропорционально динамическому моменту, а он у нас отрицательный (см. уравнение движения вращающегося тела). Соответственно, увеличивается разность между заданием на скорость, и реальной скоростью (см. картинку выше). Получается, что контур скорости увеличивает задание на ток. Контур тока в свою очередь отрабатывает увеличением тока (и электромагнитного момента, соответственно) таким образом, чтобы вернуть просевшую скорость к прежней величине. Это если мы говорим о системе стабилизации.

Конечно, теоретически можно обойтись и без контура тока, посчитав соответствующий регулятор скорости. Но фокус в том, что для обеспечения заданных параметров регулирования у вас получится физически не реализуемый регулятор. Часто так оно и бывает. Контур тока как раз позволяет это обойти и добиться более высокого качества управления.

Полагаю, что ТС-ру будет полезно вначале ознакомиться с учебной литературой, а потом уже задавать вполне конкретные вопросы:

http://window.edu.ru/resource/314/75314/fi...rakt_2010_1.pdf

P.S.

Частным случаем САР является регулирование одного параметра (координаты) объекта.
Вместе с тем, почти всегда возникает необходимость регулирования/ограничения промежуточных координат объекта.
Одним из методом построения такой САР как раз и является метод подчиненного регулирования.
В этом случае, по основной и каждой необходимой промежуточной координате, заводится своя обратная связь и проектируется свой регулятор.
Это позволяет упростить процесс проектирования, двигаясь от внутреннего к внешним контурам.
ПФ регуляторов используются из стандартных, что тоже упрощает задачу.
Число контуров редко превышает 3 (трех), т.к. нарастает проблема быстродействия, поскольку каждый внешний контур должен (и будет) иметь быстродействие ниже, чем ближайший внутренний.

На гиктаймсе была интересная серия статей
https://geektimes.ru/users/belerafonl/topics/

Ну.. в целом, неплохо, хотя хватает отсебятины и не хватает академичности ( хотя бы технических аспектов ).
Что радует, что уже успели потестировать отечественный мотор-проц, о котором тут недавно была ветка.

Ну и да - чел из статьи явно путает сервопривод и принцип подчиненного регулирования.
Сервопривод сейчас легко исполняется в пространстве состояний координат и без вложенных контуров.
Еще один из методов управления сервоприводом - терминальное управление.

Присоединяюсь. Особенно понравилось, что написано хорошим литературным языком без ошибок и живо.
Есть, правда, парочка-троечка ошибок автора уже в дискуссии.

Спасибо всем
еще вопросы
как правильно измерять ток?
Кто должен интегрировать ток? ОУ или сам процессор?
Если сам процессор, то в какой момент производить замер АЦП? Сколько измерений за период ШИМ?
вот к примеру в схеме http://motorcontrol.ru/wp-content/uploads/...TI-Inverter.pdf
никаких интегрирующих цепочек нет

Автор, не надо "растягивать" сообщения пустыми строками. Давайте аккуратнее с форматированием.

После таких вопросов даже наводящие вопросы исчезли сами собой.

уж извините, сформулировал как смог
какой вопрос смутил?

Датчиком тока.

Зачем Вам интегрировать ток?

Вот тут вообще непонятно, что имелось ввиду.
Складывается впечатление, что у Вас нет системных знаний по поднятой Вами теме, и Вы оперируете различными терминами без понимания их сути и взаимосвязи между собой.
В такой ситуации сложно советовать что-то конкретное.

спасибо кеп

потому что там ШИМ, а нужно среднее значение за период, а не мгновенное

вы просто не поняли вопроса, вероятно в этом моя вина
вопрос, как правильно определить интегральное значение тока,
1. в нужный момент (какой) определить амплитуду и умножить на скважность
2. взять множество значений тока за период и проинтегрировать
3. интегратор реализовать аппаратно
картинка, форма тока, напряжение на фазах, ток на фазе C
мгновенное значение тока не зависит от скважности

Вот с этого места поподробнее, где там ШИМ и зачем нужно среднее значение тока?

Lomax, я неясно выразился?

ну я же картинку нарисовал, вроде все понятно или не особо?
шимом управляется двигатель, шунты в истока транзисторах
срендее значение за период шим

Это где Вы видели такую форму тока при ШИМ? Да еще в трехфазной обмотке статора?

на осциллографе
а какая по вашему форма тока при шим ?

У Вас в обмотке ток падает до нуля? А какой период ШИМ?

а что ему деалать?, если все обмотки на 0 или +пит
ШИМ 6кГц, 10 , 20 тож самое
http://www.powerguru.org/sensorless-field-...icrocontroller/

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

ток в истоке транзистора



задам вопрос по другому, как правильно получать ток в обмотке зная ток в истоке транзистора

Через датчик тока. Нужно измерять ток в обмотке, а не на ключе. Советую все таки начать с электропривода постоянного тока. Там попроще будет для понимания.

шунт то можно использовать ?

вы хотите сказать что невозможно определить ток в обмотке по току на ключах ?
стр.7 http://motorcontrol.ru/wp-content/uploads/...TI-Inverter.pdf
могу кучу схем, показать где измеряют ток на ключах, они неправильные ?

Пьяный мужик что-то ищет под фонарем. Тут к нему под ходит милиционер и
спрашивает: "Что вы тут делаете?" Мужик отвечает: "Ключи от квартиры
ищу". "А где потерял?". "В парке". "А зачем здесь ищешь?".
"А здесь светлее ".

Можно использовать все, что хотите. Главное, чтобы на выходе была величина, пропорциональная току.

Нет, я так не хочу сказать. Сможете получить токи обмоток через токи в ключах - пожалуйста.

В этой задаче, вполне, можно обойтись без контура тока. Не только теоретически, но и практически. Могу дать ссылку на конкретное изделие, где это реализовано: http://www.ellab.ru/Pages/AWD17.aspx
Но это не означает, что ток не нужно контролировать - нужно! Только к задаче регулирования это уже прямого отношения не имеет. Должна быть реализована токовая защита выходных ключей, предотвращающая их разрушение при превышении значения тока некоторого заданного безопасного порога. Например, при перегрузке двигателя, коротком замыкании, механическом заклинивании, слишком резком торможении и т.д.
В указанном по ссылке изделии, датчик тока отсутствует, как таковой. Нет даже токового шунта. Пороговое значение тока оценивается по величине падения напряжения на открытых силовых ключах.
Кстати, датчик скорости там тоже отсутствует. Скорость определяется по противо-ЭДС двигателя. Тем не менее, все работает, регулируется, заданная скорость поддерживается постоянной, при изменяющейся нагрузке на двигатель.
И постоянное, стабильное значение напряжения источника питания в этой задаче, в общем-то, тоже не обязательно.

задача немного сложнее, это серво привод на вентильном двигателе, т.е. требуется упр. на около нулевых скоростях

Я на ваш конкретный вопрос отвечал - можно ли без помощи контура тока выполнять регулирование и стабилизацию скорости вращения двигателя, в том числе, вблизи нулевых скоростей?
Ответ - да, можно. Приведен пример реализации.
Какова конкретная задача, и используемый тип двигателя - не имеет значения.
Алгоритм регулирования скорости от этого не изменяется.

Это был не его вопрос. Но контролируя ток, можно намного более лучше одеваться регулировать.

спасибо
ваше устройство может регулировать (удерживать скорость) вблизи нулевых? Меньше минимальных ? и это без контура позиции?

а можно чуть чуть подробнее про лучше одеваться? чего мы лишимся без контура скорости?

Это вопрос спорный... Нужно конкретные задачи рассматривать. На сколько "более лучше" получится, и стоит ли "овчинка выделки."
Как видите, в погоне за простотой и дешевизною изделия, и без контура тока можно все неплохо сделать.


Мочь-то оно может. Даже нулевую скорость будет удерживать.
Но у Вас конечная цель другая - стабилизировать положение, а не скорость.
По хорошему, тут нужна двухконтурная система. Внутренний, быстрый контур, стабилизирует скорость перемещения к заданному положению. А внешний, более медленный, стабилизирует уже, непосредственно, само положение. Но это в идеале. В реальности, часто используют совсем простой метод: обратная связь - рассогласование по положению, управляющий сигнал - напряжение на двигателе (коэффициент заполнения ШИМ, например). Не скажу, что это всегда и везде хорошо работает, но, тем не менее, используется.

А что Вы будете регулировать без этого контура? Непонятно, что. Качество регулирования будет более хуже.

вот как проверить студента, что он вообще реализовал контур по току ?

Проще всего это понять на примере автомобиля.
В автомобиле тоже двухконтурная система, педаль газа - это вход задания момента, водитель, это регулятор скорости.

Если представить себе, что в авто была бы одноконтурная система, то тогда педаль газа являлась бы входом задания скорости, т.е. положение педали однозначно бы определяло обороты двигателя. Теперь представьте себе это, автомобилем стало бы невозможно управлять.

По-моему, эту "аналогию" не то что проще, вообще понять невозможно.

Аналогия с автомобилем не очень удачная.
Там первый контур - выбор и стабилизация ускорения при помощи педали газа (акселератора), а второй - стабилизация скорости по спидометру, уже самим водителем.
В сервоприводе, первый контур - выбор и стабилизация скорости перемещения, второй - стабилизация положения.

В сервоприводе три контура: положение, скорость, момент.

Можно и такую систему построить.
Тогда возвращаемся исходному вопросу темы:

Хотя ТС спрашивал об управлении скоростью. Далее выяснилось, что речь идет о сервоприводе.
Вот и объясните ТС, зачем нужен контур тока (момента) в этом случае. Почему он необходим,
с Вашей точки зрения? Зачем Вы рекомендуете трех контурную систему?

А можно, я объясню?
Если понятно, что для управления положением нужно контролировать скорость - производную положения, то совершенно ясно, что для управления скоростью нужно контролировать момент - производную скорости.

Почему бы не пойти дальше, и не контролировать производную момента?

Если бы было нужно зачем-то контролировать ускорение... Вот в лифте, чтобы не дергал резко... применяют.

Остается только добавить, что с точки зрения стоимости системы управления, не всегда
экономически целесообразно реализовывать полную трех контурную систему управления.
Очень часто достаточно двухконтурной, а во многих случаях и одно контурной.
В конечном итоге, все определяется техническими и стоимостными требованиями к системе.

На этот вопрос есть четкий теоретический ответ.
Для описания поведения механических систем, достаточно производных от координат по времени
не более, чем второго порядка. На этом постулате стоит Классическая Механика.