Переходные Процессы В Шаговом Двигателе И В Системе Его Управления

[Sergy]

Здраствуйте.

Читал я тут на досуге книгу одну. Автор некто Т. Кенио. Называется - Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления.

В этой книге есть четвертая глава. Там описаны переходные процессы шагового двигателя при одном шаге.

Мысли у меня появились такие (вместе с вопросами). Мы ведь можем считать контроллер, драйвер и сам ШД единым блоком с точки зрения теории управления. Эдаким "черным ящиком". Этот блок мы понимаем как импульсную систему, но вот вопрос: если мне по своим нуждам не особо важен момент, создаваемый двигателем, а больше важна скорость его вращения, то я могу ведь описать этот блок как преобразователь "частота импульсов - скорость вращения"?

С другой стороны момент на валу и скорость вращения между собой имеют некоторую связь. Единственное, что я об этом слышал - "с ростом скорости вращения вала момент понижается". Однако мы не будем забывать, что ШД это не просто двигатель постоянного тока и его скорость (в идеальном случае) не во всех местах непрерывна, что приводит нас к вопросу: Что здесь понимается под скоростью вращения, чем она задается? Ок, мы говорим, мол, от скорости вращения мы можем перейти к частоте отработки шагов. Но это только для полношаговго режима. Даже к полушаговому это вряд ли относиттся. А как насчет микрошагового режима? В этом режиме мы управляем ШД как обычным синхронным или асинхронным (путаю я их), но все равно - какая бы дискретность у нас не была мы никогда не обеспечим линейности изменения токов обмоток, а потому и линейности вращения двигателя.

Может кто знает где про это прочитать можно?

По ходу пьесы у меня, скорее всего, еще будут возникать вопросы...

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Гость Vasilij]

у каждого устройства есть свои цели применения и связанные с этим ограничения, чем обоснован ваш выбор применения шагового мотора ? Без какой-либо конкретики, это начнется сейчас обсуждение сферического коня в вакууме и влияние на это гравитационных и экстрасенсорных волн.

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Sergy]

У меня задача - регулировать скорость вращения нескольких шаговиков по заданному закону.

Схема есть (принципиальная) и как это должно быть устроено у меня уже описано.

Но вот с описанием со стороны теории управления у меня не сложилось. Я в ней понимаю так-себе.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[XP1]

Как задан этот закон (например, зависимость частоты вращения от времени, положения механизма от количества оборотов сделанных двигателем от начала включения . и т.д.) Это какая то кривая , уравнение, таблично-заданные значения?

[Реклама]

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Sergy]

Для проформы отвечаю - Закон изменения скорости задан в виде уравнения.

Вопрос не в том как это реализовать. С этим у меня проблем не возникло пока. Как регулировать скорость я в курсе. С аппнотами AVR466 и AND8404 я знаком. Все это у меня описано.

У меня вопросы связаны с теорией автоматического управления.

Особенно в части влияния нагрузки на вал.

Изменено 18 марта, 2013 пользователем Sergy

[Реклама]

Литиевые аккумуляторы EVE Energy и решения для управления перезаряжаемыми источниками тока (материалы вебинара)

Опубликованы материалы вебинара Компэл, посвященного литиевым аккумуляторам EVE Energy и решениям для управления перезаряжаемыми источниками тока.

На вебинаре мы представили информацию не только по линейкам аккумуляторной продукции EVE, но и по решениям для управления ею, что поможет рассмотреть эти ХИТ в качестве дополнительной альтернативы для уже выпускающихся изделий. Также рассмотрели нюансы работы с производителем и сервисы, предоставляемые Компэл по данной продукции. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[chip-chip]

Частота вращения вала ШД зависит только от частоты подачи импульсов на обмотки. Причем магнитное поле, как и ток, текущий через обмотки двигателя должно быть постоянным. Тут в действие при росте частоты импульсов вмешиваются разные факторы. Первой фактор - рост индуктивного сопротивления обмоток при увеличении частоты и уменьшение скорости нарастания напряжения в обмотках. Второй фактор - инерционность двигателя. Он не может мгновенно перейти с одной позиции на другую. Для компенсации изменения индуктивности и поддержания стабильного тока при любой частоте вращения применяется ШИМ модуляция питающих импульсов с обратной связью по току. Для уменьшения инерционности (качания) двигателя применяется режимы полушага (а лучше микрошага). Так что после прочитанного делайте выводы об возможности изменении скорости по вашему закону и в ваших пределах.

[Реклама]

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Sergy]

Так что после прочитанного делайте выводы об возможности изменении скорости по вашему закону и в ваших пределах.

С этим я знаком. Алгоритмы у меня составлены.

У меня вопросы касаются теории автоматического управления - передаточные функции ШД в различных его режимах.

[chip-chip]

В каких режимах? Подробнее, с информацией.

[_Vasilij_]

передаточные функции ШД в различных его режимах.

считай так же как и в ШИМе

[Sergy]

считай так же как и в ШИМе

Это из-за ШИМ реализации задания тока обмоток? Я об этом не подумал...

В каких режимах? Подробнее, с информацией.

Микрошаг, полушаг.

UPD: Однако я нигде не находил влияния нагрузки на валу.

Изменено 18 марта, 2013 пользователем Sergy

[chip-chip]

ШД нужно рассматривать как статичную машину. Так что динамические характеристики можно не принимать во внимание. И понятие нагрузка на валу к нему неприменимо. Сколько может потянуть сила переключения магнитов обмоток - такова его сила и будет. И от скорости при правильном пректировании системы управления не зависит. Разве что инерция будет влиять.

[Sergy]

ШД нужно рассматривать как статичную машину. Так что динамические характеристики можно не принимать во внимание. И понятие нагрузка на валу к нему неприменимо. Сколько может потянуть сила переключения магнитов обмоток - такова его сила и будет. И от скорости при правильном пректировании системы управления не зависит. Разве что инерция будет влиять.

Статичная машина, я так понимаю, нечто, находящееся в неподвижном состоянии в любой момент времени (то есть, в применении к шаговым двигателям, с мгновенно выполняющимся поворотом ротора) с некоторым предельным допустимым моментом, прилагаемым к ротору.

Вы же это не от балды взяли. Где бы про это подробнее прочитать?

[chip-chip]

находящееся в неподвижном состоянии в любой момент времени (то есть, в применении к шаговым двигателям, с мгновенно выполняющимся поворотом ротора) с некоторым предельным допустимым моментом, прилагаемым к ротору.

Совершенно верно. А вот где взял, не знаю. Это мои выводы из прочтения множества литературы по работе и применению ШД. Читайте, разбирайтесь. С научной точки зрения может быть упрощенная теория, но на практике работает.

[XP1]

Может поможет такая книга...

[IMXO]

С другой стороны момент на валу и скорость вращения между собой имеют некоторую связь. Единственное, что я об этом слышал - "с ростом скорости вращения вала момент понижается".

это не совсем верное утверждение, крутящий момент зависит от силы магнитной индукции обмоток.

Которая в свою очередь определяется величиной тока протекающим через обмотку , те если ток=const , то и крутящий момент=const во всем диапазоне скорости вращения.

А вот как вы организуете стабилизацию тока это уже другой вопрос....

[Sergy]

Нашел статью "Stepper Motor Model for Dynamic Simulation". Автор Alexandru Morar.

Никак не могу сообразить - что это за элементы такие - квадраты с точками на рисунке 3.

[chip-chip]

Это квадраты с плюсиками, которые плохо отпечатались. Означают сумматоры.

[Sergy]

Это квадраты с плюсиками, которые плохо отпечатались. Означают сумматоры.

А, понял. А то ведь есть там и сумматоры кругами обозначенные...

[chip-chip]

Схема иномарочная. Х.з. что они хотели этими квадратиками показать. Это предположение исходя из блок-схемы.

[Sergy]

Схема иномарочная. Х.з. что они хотели этими квадратиками показать. Это предположение исходя из блок-схемы.

Даже предположение помогает. Однако, это не сумма. Это произведение. Плохо отпечатанная звездочка.

В крайнем случае я могу использовать модель (если не разберусь с передаточными функциями к ШИМ).

[chip-chip]

+5! Однако оно так и есть! Главное - алгоритм придумывать не надо. Примерно есть, а схемная реализация и обкатка в образце покажет.

[Sergy]

Интересно еще было бы знать как для двигателя km определить.

Конечно, для упрощения его можно взять равным единице. Но вот для реального двигателя...

[chip-chip]

Km - это что? Коэффициент мощности?

[Sergy]

Я вот с ним не могу сообразить что это.

Формула выглядит так:

Tmj = km * sin[ n*PHI(t) + PHI0j ] * Ij(t)

Tmj - момент создаваемый j-ой обмоткой

km - постоянная, зависящая от исполнения двигателя

n - число пар полюсов ротора (или число пар зубцов ротора)

PHI(t) -текущее положение ротора

PHI0j - положение j-ой обмотки на статоре

Ij(t) - ток j-ой обмотки как функция времени

Эта формула приведена при синусоидально изменяющемся магнитном поле в зазоре между статором и ротором.

А ЭДС инджуцируемая в обмотке при прохождении по ней тока:

E = km * sin[ n*PHI(t) + PHI0j ] * w

w - (омега) - угловая скорость вращения ротора.

UPD @ 22.03.2013:

Сообразил я что такое Km - это потокосцепление обмотки (I*L) умноженное на число пар полюсов = n*I*L

Изменено 22 марта, 2013 пользователем Sergy