高效的步進電機控制算法
圖1 對NXT引腳掃頻的同時監(jiān)視SLA引腳
電機控制系統可以不斷地對SLA電壓進行采樣,如果遇到異常情況,就可以采取適當的措施。因為反電動勢正比于轉子的旋轉速度,所以可以方便地用于感應輸出軸上的外部負載,并調節(jié)供應給電機的電流。取自SLA引腳的數據大有作為的另一個領域是當電機將要進入共振區(qū)域的時候。通過設計一種算法來快速地識別出這種情況,步進電機控制系統就可以立即加速通過這一區(qū)域,到達新的安全速度。
圖1左側的紅色方塊突出顯示了系統中的共振。這可能是因為電機的實際安裝,在步進臺階之間的電機共振基頻,或者其他二階因素。這些通常是需要避開的換向速度區(qū)域,如果采用安森美半導體的反電動勢技術,可以方便地在數分鐘之內得到映射。這將有助于減少機電系統的壓力。這之所以重要,是因為系統壓力可能會造成噪聲增大,性能下降,并可能造成系統可靠性降低。這種數據收集方法的亮點在于,不需要對系統進行物理更改就能完成映射過程。唯一的傳感器就是電機本身,所以不會額外增加機械復雜度。
圖1右側的紅色方塊表示電流驅動超出系統的RLC時間常數的區(qū)域,從而導致了電機線圈上的殘余電流。它是這種特定的機電系統的“速度限制”。
在這兩塊區(qū)域之間的就是推薦的電機工作區(qū)域。還應該注意到,相同的映射還可用于識別電機無法換向(從而無法產生反電動勢)的失速情況。在系統控制器中,只需要通過配置電機激勵之間的最低閾值就能夠控制這種情況。
在設計中使用映射數據
一旦完成了映射并且知道了理想的速度曲線,就可以選擇最佳的SLA取值。對于給定系統而言,它將代表效率最高的工作點??梢酝ㄟ^動態(tài)地調節(jié)電機控制變量,如電流驅動、加速度和速度,以避免出現會損害效率的問題,如機械共振和過大的驅動電流。無傳感器/反電動勢方法的優(yōu)勢在于,來自傳感器的反饋不是簡單的二元信息,而是可以用于從電機獲得詳細的診斷信息,而且不會額外增加系統的復雜度,就又使得我們能夠使用SLA的細微變化來進行實時補償,從而避免丟步。
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