کنترل گشتاور خروجی موتور دی سی

[mortezai]

پاسخ : کنترل گشتاور خروجی موتور دی سی

سلام جناب مرتضایی
در مورد عملی بودن سیستم گفته شده که شکی ندارم مثالش هم CNC هاست که دقیقا در سرعت صفر عمل می کنند(با فیدبک تاکوژنراتور) ولی خوب اصراری هم بر آن نیست.
در مورد کنترل جریان من متوجه نشدم شما دقیقا جریان کدام قسمت را مد نظر دارید؟
جریان ورودی به درایو یا جریان ورودی به موتوردر صورتی که جریان ورودی به درایو را بخواهید محدود کنید نتیجه اش افت ولتاژ ورودی به درایو بوده و مثلما درایوها در محدوده ولتاژی خاصی عمل می کنند که میتواند عملکرد آنرا مختل کند.
در مورد جریان ورودی به موتور هم که باید درایو قابلیت کنترل آنرا داشته باشد . در خروجی درایو نمی توان جریان موتور را محدود کرد
در نهایت به نظر می رسه که برای عمل محدود کردن جریان موتور احتیاج به ساخت یک درایو جدید خواهید داشت
در مورد فیدبک از لود سل حتی سرعت 10ms هم به نظر کافی می آید ( هرچند که باید در عمل آزمایش شود) در هر صورت به هر روشی هم که عمل کنید احتیاج به فیدبک از کشش دارید وقتی پای فیدبک به میان بیاید خوب حتما احتیاج به یه روشی برای اعمال فیدبک خواهد بود در ساده ترین شرایط احتیاج به کنترل نوع P دارید که خوب خیلی ساده تر از PI یا PID نیست مگر اینکه دقت خیلی مهم نباشد که به اندازه گیری کشش احتیاج نداشته باشید.
من متوجه نشدم آزمایشی که شما انجام دادید و جریان را محدود کردید در قسمت ورودی درایو بوده با به گونه ای دیگر عمل کردید؟

من یک ازمایش بسیار ساده انجام دادم و خوشبختانه نتیجه بسیار خوبی داشت

از یک منبع تغذیه با ولتاژ متغیر که از 0 تا 30 ولت رو تامین میکنه و قسمتی هم برای محدود کردن جریان داره
در ضمن این منبع تغذیه مقدار ولتاژ و جریان رو هم نشون میده

من دو سر خروجی رو به ورودی درایور وصل کردم و زمانی که موتور بدون بار حرکت میکرد جریان مصرفی در حدود 30 میلی امپر بود و ولتاژ هم همون 24

اما من یک اچار به شفت خروجی گیربکس وصل کردم و اگار رو به جایی درگیر کردم جوری که هیچ حرکتی نتونه انجام بده

و برای شروع پیچ پتانسیومتر محدود کننده جریان رو در کمترین مقدار خودش یعنی در محدود ترین حالت که حدود 15 میلی امپر بود قرار دادم

با وصل کردن جریان مقدار ولتاژ به شدت افت کرد و به حدود 4 ولت رسید اما با کمال تعجب دیدم وقتی شفت رو ازاد میکنم موتور با سرعتی کمتر از معمول اما به راحتی در حال گردش هست

میشه نتیجه گرفت که با وجود افت شدید ولتاژ حتی به 1/6 مقدار متعارف خودش باز درایور و موتور دارن کار خودشون رو انجام میدن اما در این حالت مقدار گشتاور خروجی خیلی کم هست و با دست هم میشد نگهش داشت.

در کل راه حل این مساله به نظر میاد خیلی ساده تر از اونی بود که فکر میکردیم

اما اینجا من نیاز به یک محدود کننده جریان با کنترل دیجیتال دارم تا از طریق یک میکرو بشه میزان اونرو تعیین کرد.

مثلا چیزی مثل پتانسیومتر دیجیتال که در بخشی از مدار محدود کننده قرار بگیره

با تشکر

[پروفسور]

پاسخ : کنترل گشتاور خروجی موتور دی سی

سلام من یکی بلاخره نفهمیدم با چه موتوری سر وکار داریم



طبق نظریه کارخ.نه سازنده این موتور نباید با ورودی 18 ولت بگرده ولی موتور شما داره با 4 ولت میگرده

با وصل کردن جریان مقدار ولتاژ به شدت افت کرد و به حدود 4 ولت رسید اما با کمال تعجب دیدم وقتی شفت رو ازاد میکنم موتور با سرعتی کمتر از معمول اما به راحتی در حال گردش هست

میشه نتیجه گرفت که با وجود افت شدید ولتاژ حتی به 1/6 مقدار متعارف خودش باز درایور و موتور دارن کار خودشون رو انجام میدن اما در این حالت مقدار گشتاور خروجی خیلی کم هست و با دست هم میشد نگهش داشت.

[jalal gilani]

پاسخ : کنترل گشتاور خروجی موتور دی سی

سلام جناب کشت پور
فرمایش شما کاملا صحیح است تقریبا تمامی درایو ها از PWM در خروجی استفاده می کنند خوب شما یه موج PWM رو دوباره چطور می تونید با PWM کنترل کنید چون نیاز به سنکرون شدن پالسها با یکدیگر داره که به این سادگی فابل اجرا نیست . اگر خروجی درایو به صورت آنالوگ باشد روشی که فرمودید قابل اجرا می باشد .


جناب مرتضایی
عملی که انجام دادید غیر معمول است و به نظر من صحیح نیست چون مدارات خارج از محدوده مجاز ولتاژی عملکرد غیر قابل پیش بینی از خود نشان می دهند .مثلا ممکن است مدار با تغیرات خطی ولتاژ بصورت خطی عمل نکند(باید با آزمایش مطمن شد). یا دو درایو مشابه بصورت یکسان عمل نکنند و ...
ولی اگر بنا به اجرای کنترل جریان در ورودی درایو توسط میکرو باشد چندین راه وجود دارد ساده ترین راه استفاده از PWM است که در این مورد کمی مشکل است چون خروجی حتما باید توسط مدارات LC فیلتر شده و سیگنال نسبتا صاف به درایو اعمال شود .
به نظر من بهترین روش برای کاری که می خواهید انجام دهید استفاده از DAC و اعمال آن به مدار کنترل آنالوگ می باشد که در اینصورت هم خود مدارات آنالوگ ساده تر از مدارات مبتنی بر میکرو عمل می کنند یعنی تقریبا همان منبع تغذیه که خود شما استفاده کردید.
در نهایت هم که حتما به فیدبک کشش از لودسل نیاز دارید تا کشش ثابت به دست بیاورید.

[پروفسور]

پاسخ : کنترل گشتاور خروجی موتور دی سی

سلام جناب گیلانی
فرض بفرمائید
ما در خروجی یک سری پالسها داریم که واکنش آنها روی بار راکتیو میشود یک موج شبیه سینوسی
خوب حالا بیایم و بایک تایمر که با سنت کردن لبه بالا خروجی را در حالت صفر نگه میدارد وبعد از تایم مشخصی خروجی را به لاجیک بالا میبرد و با سنت کردن لبه پاین رونده بلافاصله به حالت صفر میرود به این ترتیب از تمام پالسهای خروجی به اندازه پهنای مورد نطر کم میشود و نتیجه دامنه خروجی روی بار راکتیوکاهش میابد
این اعمال میتواند قبل از درایو ijbt روی تغدیه کل ijbt ها یا درایو انها اعمال شود

[mortezai]

پاسخ : کنترل گشتاور خروجی موتور دی سی

سلام جناب کشت پور
فرمایش شما کاملا صحیح است تقریبا تمامی درایو ها از PWM در خروجی استفاده می کنند خوب شما یه موج PWM رو دوباره چطور می تونید با PWM کنترل کنید چون نیاز به سنکرون شدن پالسها با یکدیگر داره که به این سادگی فابل اجرا نیست . اگر خروجی درایو به صورت آنالوگ باشد روشی که فرمودید قابل اجرا می باشد .


جناب مرتضایی
عملی که انجام دادید غیر معمول است و به نظر من صحیح نیست چون مدارات خارج از محدوده مجاز ولتاژی عملکرد غیر قابل پیش بینی از خود نشان می دهند .مثلا ممکن است مدار با تغیرات خطی ولتاژ بصورت خطی عمل نکند(باید با آزمایش مطمن شد). یا دو درایو مشابه بصورت یکسان عمل نکنند و ...
ولی اگر بنا به اجرای کنترل جریان در ورودی درایو توسط میکرو باشد چندین راه وجود دارد ساده ترین راه استفاده از PWM است که در این مورد کمی مشکل است چون خروجی حتما باید توسط مدارات LC فیلتر شده و سیگنال نسبتا صاف به درایو اعمال شود .
به نظر من بهترین روش برای کاری که می خواهید انجام دهید استفاده از DAC و اعمال آن به مدار کنترل آنالوگ می باشد که در اینصورت هم خود مدارات آنالوگ ساده تر از مدارات مبتنی بر میکرو عمل می کنند یعنی تقریبا همان منبع تغذیه که خود شما استفاده کردید.
در نهایت هم که حتما به فیدبک کشش از لودسل نیاز دارید تا کشش ثابت به دست بیاورید.

بله من هم فکر میکنم که رفتار مدار در شرایط غیر متعارف خودش قراره کار کنه و برای همین هم خیلی در مورد عملکرد دقیق اون با تردید صحبت میکردم و بحث این تاپیک تا حدودی مفصل شد.

اما در کنار فیدبک از لود سل اون هم نه با روش سریع میتونه یک مدار مطمئن و کاملی بنظر برسه.

منظور من از روش غیر سریع اصلاح مقدار دقیقتر کشش با نوسان در محدوده مورد دلخواه هست یعنی فرض کنیم ما باروشی مقادیر کشش رو با نسبت تغییر یک پتانسومتر یا عدد در خروجی dac کالیبره کردیم و ممکنه برای اصلاح خطی بودن از LUT هم استفاده کنیم. ولی به دلیل وجود خطای برگشت پذیری مثلا در حدود 10 درصد نیاز به اصلاح این مقدار با فیدبک از لود سل داشته باشیم.

اما اقای گیلانی لطفا در مورد مدار DAC برای محدود کردن میشه بیشتر توضیح بدین من چند سری مدار محدود کننده با LM317 و یا مواردی مشابه پیدا کردم که متغییر ما با یک پتانسیومتر تغییر میکنه اما استفاده از DAC به جای اون برای من هنوز کمی مبهم هستش

با تشکر

[پروفسور]

پاسخ : کنترل گشتاور خروجی موتور دی سی

ولی اگر بنا به اجرای کنترل جریان در ورودی درایو توسط میکرو باشد چندین راه وجود دارد ساده ترین راه استفاده از PWM است که در این مورد کمی مشکل است چون خروجی حتما باید توسط مدارات LC فیلتر شده و سیگنال نسبتا صاف به درایو اعمال شود .
به نظر من بهترین روش برای کاری که می خواهید انجام دهید استفاده از DAC و اعمال آن به مدار کنترل آنالوگ می باشد که در اینصورت هم خود مدارات آنالوگ ساده تر از مدارات مبتنی بر میکرو عمل می کنند یعنی تقریبا همان منبع تغذیه که خود شما استفاده کردید.
در نهایت هم که حتما به فیدبک کشش از لودسل نیاز دارید تا کشش ثابت به دست بیاورید.

بنا بر ادعای کارخانه سازنده این درایو در مقابل افت ولت در ورودی حفاظت شده چطور ممکنه این درایو در شرایطی که جریان ورودی رو محدود کنیم به اندازه ای که در ورودی افت ولت ایجاد بشه و درایو خروجی داشته باشه .

[پروفسور]

پاسخ : کنترل گشتاور خروجی موتور دی سی

در ضمن نه در این درایو بلکه در تمام درایوهای موجود توان خروجی داعما با ولت و جریان موتور سنت میشن چطور ممکنه در حالی که دامنه مشخصی برای موتور ساخته شده ما کاری کنیم که جریان کمتری مصرف کند و درایو به کار خودش ادامه بده این مثل این میمونه که سنسورهای هال ازحال رفته باشند و با دامنه ولت تولید شده ما سرعت دیگری رو گزارش کنیم و درایو به کارش ادامه بده

[mortezai]

پاسخ : کنترل گشتاور خروجی موتور دی سی

در ضمن نه در این درایو بلکه در تمام درایوهای موجود توان خروجی داعما با ولت و جریان موتور سنت میشن چطور ممکنه در حالی که دامنه مشخصی برای موتور ساخته شده ما کاری کنیم که جریان کمتری مصرف کند و درایو به کار خودش ادامه بده این مثل این میمونه که سنسورهای هال ازحال رفته باشند و با دامنه ولت تولید شده ما سرعت دیگری رو گزارش کنیم و درایو به کارش ادامه بده

بله
دلیل تعجب بنده هم برای همین بود.

[jalal gilani]

پاسخ : کنترل گشتاور خروجی موتور دی سی

جناب کشت پور در pwm پهنای پالسها ثابت نیست که بتوان از این نوع تایمر استفاده کرد ممکن است Duty Cycle از 5 درصد تا 95 درصد تغییر کند پس مقدار مشخصی برای تایمر نمی توان تعیین کرد.

جناب مرتضایی
برای انجام محدود کردن جریان موتور راه دیگری نیز وجود دارد شما باید درایو را باز کنید قسمت سوییچ های قدرت را شناسایی کنید ( ماسفت یا IGBT یا Bjt) و فقط قسمت تغذیه سویچ های قدرت را در مدار درایو قطع کنید حالا اگر به ورودی درایو ولتاژ 24 ولت اعمال کنید مدارات کنترل به درستی عمل خواهند کرد حالا می توانید تغذیه با جریان محدود شده را فقط به قسمت سویچهای قدرت متصل کنید با این روش جریان موتور به صورت کاملا کنترل شده محدود می شود بدون اینکه در عملکرد سایر قسمت های درایو خللی ایجاد کند
البته انجام اینکار باید با دقت و حوصله زیاد انجام شود تا به درایو آسیب وارد نشود.

در مورد DAC دیگر از مدارات رگولاتور متعارف مثل 317 نمیتوان استفاده کرد
شما باید توسط ADC میکرو کنترلر مقدار کشش را اندازه بگیرید و با کانال دیگر ADC مقدار Setpoint را مثلا از یک پتانسیومتر بخوانید
حالا بر مبنای اختلاف بین این دو . مقدار آنالوگی را توسط DAC به یک آمپلیفایر قدرت که تغذیه درایو را تامین می کند . اعمال کنید .

[پروفسور]

پاسخ : کنترل گشتاور خروجی موتور دی سی

جناب کشت پور در pwm پهنای پالسها ثابت نیست که بتوان از این نوع تایمر استفاده کرد ممکن است Duty Cycle از 5 درصد تا 95 درصد تغییر کند پس مقدار مشخصی برای تایمر نمی توان تعیین کرد.

ممنون که پیگیری میفرمایید
اتفاقا دقیقا به همین دلیل عرض میکنم
در خروجی درایو ما رشته پالسهایی داریم که همانطور که میدانیم ترکیب انها تبدیل به یک موج سینوسی میشود ( البته ما درایو جناب mortezai را مد نظر داریم برای هر لاین خروجی)
باز هم میدانیم طبقه خروجی هر لاین دقیقا مشابه درایو آن طبقه است با این اختلاف که میتواند جریان بیشتر و ولت بیشتری راسویچ میکند
خوب ما نیاز به جردان و ولت بالا نداریم فقط با یک کوپلر در لبه بالا رونده اجازه اعمال ولت را نمیدهیم و بع از زمان مورد نطر خودمان این اجازه را میدهیم این مقدار زمان از همه پاسها کم میشود
در نتیجه با انتگرال گیری میبینیم که سطح معینی از خروجی کم شده
شما بفرمائید با کدام قسمت مخالفید بنده با شماتیک عرض کنم
قسمت تایمر یا قسمت کاهش ولت در اثر کاهش پهنای پالس

[jalal gilani]

پاسخ : کنترل گشتاور خروجی موتور دی سی

جناب کشت پور
من با چیزی مخالف نیستم ولی روشی که فرمودید خیلی عملی نیست ببینید مثلا وقتی شما می خواید دامنه خروجی را نصف کنید باید پهنای تمام پالس های خروجی را نصف کنید (با هر Duty Cycle که باشد)خوب این یعنی زمانهای مختلف برای تایمری که فرمودید پس با یه زمان ثابت که از همه پالسها کم شود نمی توان این عمل ر انجام داد.

[پروفسور]

پاسخ : کنترل گشتاور خروجی موتور دی سی

بله جناب jalal gilani بنده هم عرض کردم زمانهای مختلف یعنی این رمان بستگی به مقداری که میخواهیم از ولت کم کنیم متغیره
مثلا با کاهش یک میکروثانیه از کلیه پالسهای خروجی شاید شاهد یک ولت افت در دامنه باشیم
وبا کاهش مثلا 1.5 میکروپانیه حالا شاهد مثلا 2 وال کاهش دامنه
اینکار به راحتی با میکرو قابل انجامه
فرض بفرمایید ما پینهای INT0 و INT1 از یک میکرو زا به وسیله یک کوپلر به خرو جی پالسهای مورد نظرمان اتصال دهیم و INT0 حساس به لبه بالا INT1 حساس به لبه پایین
حالا در لبه بالا رونده هر پالس INT0 تحریک میشود و تایمر را با زمان مورد نظر ما تنظیم واستارت میکند با سرریز شدن تایمر حالا پین خروجی مورد نظر ما یک میشود وبا رسیدن لبه پاین رونده پالسها
INT1 تحریک میشه و فرمان صفر شدن خروجی رو میده و همینطور ریست شدن تایمر در صورتی که تایم بیشتر از پهنای پالس باشه
با تنظیم تایمر ما میتونیم مقادیر مختلفی رو از رشته پالسهای خروجی برش بدیم و به دیوتی سیکل پالسهای ورودی هم کاری نداریم
به نظر من که جواب میده فقط میمونه ریزه کاری نصب اون اتفاقا خودم میخام اونو برای سیستم چپگرد و راست گرد روی درایو امتحان کنم

[jalal gilani]

پاسخ : کنترل گشتاور خروجی موتور دی سی

جناب کشت پور
ببینید در خروجی درایو هایی که از PWM استفاده میشود مثلا برای تولید شکل موج سینوسی (که در عمل جریان موتور سینوسی خواهد بود)در یک سیکل شکل موج سینوسی ممکن است دیوتی سایکل از مثلا 10% تا 90% داشته باشیم حالا بر مبنای فرکانس کریر PWM فرض کنید از 1ms تا 9ms زمان یک بودن پالس خواهیم داشت
حالا اگر ازتمام شکل موج 4.5 میلی ثانیه(برای 50%) کم کنیم شکل موج سینوسی برش خواهد خورد و از حالت نرمال خارج می شودچون تمام زمان های کمتر از 4.5 میلی ثانیه حذف می شوند.
اگر هم فقط از پالس های بیشتر از 4.5 میلی ثالیه این مقدار کم شود (که اگر درست فهمیده باشم منظور شما همین روش است) شکل موج به کل خراب خواهد شد.
قبل از آزمایش سخت افراری اگر شکل موج یک سیکل PWM سینوسی را رسم کنید و عمل مور نظر را روی پالسها بصورت مجازی اعمال کنید به خوبی مشخص خواهد شد.

[پروفسور]

پاسخ : کنترل گشتاور خروجی موتور دی سی

بله جناب گیلانی دقیقا همینو عرض کردم پس تا اینجا قبول داریم که میشه از تمام پالسهای خروجی یک مقداری رو کم کرد
خوب حالا نیازی نیست که ما همه عرض پالس رو اربین ببزیم بنا به فرموده شما با فرکانس کاریر درایو به راحتی پهنای یک پالس محاسبه میشه ویقینا میدونیم باید بین 10 در صد تا شاید 90 درصد دیوتی داشته باشیم خوب ما تایم رو حداکثر در این رنج قرار میدیم وقتی فرکانس خروجی درایو ثابت باشه اگر ما ده در صد تمام پالسها رو کم کنیم طبیعیه که ولت خروجی مطلقا به جز دامنه تغییر دیگه ای نمیکنه
حالا اگر بیشتر از این مقدار از پالسها کم کنیم باز هم دامنه خروجی کم میشه ولی فرکانس خروجی تغییر نخواهد کرد فقط ممکنه مختصر تغییری در شکل موج خروجی داشته باشیم که برای یک بار راکتیو اهمیت نخواهد داشت با توجه به سادگی کار نباید انتظار داشته باشیم خروجی کاملا سینوسی باشه ضمن اینکه حتی درایوهای گران قیمت نیز خروجی صددرصد سینوسی ندارند

[jalal gilani]

پاسخ : کنترل گشتاور خروجی موتور دی سی

جناب کشت پور فکر می کنم که حتما باید به صورت عملی تست کنید ما رو هم از نتایج آزمایشتون بی خبر نذارید چون من فکر نمی کنم با این روش این عمل شدنی باشه