Princip istosmjernog motora

Načelo upravljanja istosmjernim motorom bez četkica je sljedeće: da bi se motor okretao, upravljačka jedinica prvo mora odrediti položaj rotora motora na temelju Hall-senzora. Zatim, prema namotima statora, određuje redoslijed uključivanja (ili isključivanja) tranzistori snage u pretvaraču. Tranzistori AH, BH i CH (koji se nazivaju tranzistori snage gornjeg kraka) i tranzistori AL, BL i CL (koji se nazivaju tranzistori snage donjeg kraka) u pretvaraču sekvencijalno puštaju struju kroz zavojnice motora, stvarajući rotirajuće magnetsko polje u smjeru kazaljke na satu (ili suprotno -smjeru kazaljke na satu). Ovo magnetsko polje stupa u interakciju s magnetima rotora, uzrokujući tako rotaciju motora u smjeru kazaljke na satu/suprotno-smjeru kazaljke na satu. Kada se rotor motora okrene do položaja u kojem Hall-senzor osjeti drugi skup signala, upravljačka jedinica uključuje sljedeći skup tranzistora snage. Ovaj ciklus se nastavlja, dopuštajući motoru da se okreće u istom smjeru sve dok upravljačka jedinica ne odluči zaustaviti rotor motora, u kojem se trenutku isključuju tranzistori snage (ili se uključuju samo tranzistori snage donjeg kraka). Za promjenu smjera rotora, tranzistori snage se uključuju obrnutim redoslijedom.

Osnovni sklopni obrazac za tranzistore snage može se ilustrirati na sljedeći način: AH, BL → AH, CL → BH, CL → BH, AL → CH, AL → CH, BL. Međutim, apsolutno ih je zabranjeno mijenjati kao AH, AL, BH, BL ili CH, CL. Nadalje, budući da elektroničke komponente uvijek imaju vrijeme odziva preklapanja, vrijeme preklapanja tranzistora snage mora uzeti u obzir to vrijeme odziva. U protivnom, ako gornji krak (ili donji krak) nije potpuno zatvoren prije otvaranja donjeg kraka (ili gornjeg kraka), doći će do kratkog spoja, uzrokujući pregorijevanje tranzistora snage.

Kada se motor počne okretati, upravljačka jedinica uspoređuje (ili izračunava putem softvera) naredbu (sastavljenu od brzine koju je postavio vozač i stope ubrzanja/usporenja) s brzinom promjene signala Hall-senzora kako bi odredila koju grupu prekidača (AH, BL, AH, CL, BH, CL ili ...) treba uključiti i koliko dugo. Ako je brzina nedovoljna,-vrijeme uključivanja je dulje; ako je brzina prevelika,-vrijeme uključivanja je kraće. Ovim dijelom operacije upravlja PWM. PWM (Pulse Width Modulation) određuje brzinu motora, a generiranje takvog PWM-a ključno je za postizanje precizne kontrole brzine.

Kontrola velike -brzine mora uzeti u obzir je li rezolucija sata sustava dovoljna za obradu vremena obrade softverskih uputa. Nadalje, način na koji se pristupa promjenama signala Hall{2}}senzora također utječe na performanse procesora, točnost i performanse-u stvarnom vremenu. Za kontrolu niske-brzine, posebno pri malim-pokretima, signal Hall-senzora mijenja se sporije. Stoga metoda prikupljanja signala, vrijeme obrade i odgovarajuća konfiguracija kontrolnih parametara na temelju karakteristika motora postaju ključni. Alternativno, povratna informacija o brzini može se modificirati za korištenje promjena kodera kao reference, povećavajući razlučivost signala za bolju kontrolu. Glatki rad motora i dobar odziv također ovise o prikladnosti PID kontrole. Kao što je ranije spomenuto, istosmjerni motori bez četkica koriste upravljanje zatvorenom-petljom; stoga povratni signal govori upravljačkoj jedinici koliko je brzina motora daleko od ciljne brzine-ovo je pogreška. Poznavanje pogreške zahtijeva kompenzaciju, što se može postići tradicionalnim inženjerskim metodama upravljanja kao što je PID kontrola. Međutim, stanje i okoliš pod kontrolom zapravo su složeni i promjenjivi. Ako je potrebna robusna i trajna kontrola, čimbenici koje treba uzeti u obzir vjerojatno su izvan potpune kontrole tradicionalne inženjerske kontrole. Stoga će neizrazito upravljanje, ekspertni sustavi i neuronske mreže također biti uključeni u važne teorije inteligentnog PID upravljanja.