Gyriant servo digidol

I gyflawni rheolaeth perfformiad - uchel ar foduron cydamserol magnet parhaol AC, dyluniodd Tonghang gyriant servo AC cwbl ddigidol yn seiliedig ar brosesydd signal digidol (DSP) a modiwl pŵer deallus (IPM). Mae'r dyluniad hwn yn cynnwys egwyddorion sylfaenol y gyriant yn bennaf, dyluniad caledwedd yr uned reoli servo, a'r broses weithredu meddalwedd. Mae canlyniadau arbrofol ein tîm Ymchwil a Datblygu yn dangos y gall y gyriant a ddyluniwyd yrru'r modur yn sefydlog i olrhain signalau cam a sinwsoidaidd wrth gynnal paramedrau rheoli cyson, wrth arddangos perfformiad deinamig rhagorol a chywirdeb cyson - y wladwriaeth.

Mae datblygiad cyflym technoleg radar a gludir gan longau wedi gosod gofynion uwch ar systemau servo ar gyfer olrhain cywirdeb, sefydlogrwydd cyflymder a dibynadwyedd. Mae hyn yn gofyn am yriannau AC Servo i gynnig perfformiad deinamig uwchraddol, cywirdeb cyson - y wladwriaeth, amlochredd a rhwyddineb ei ddefnyddio. Mae gyriannau AC Servo wedi esblygu trwy reolaeth mwyhadur magnetig, rheoli transistor, rheoli cylched integredig, a rheoli cyfrifiaduron, ac maent bellach wedi mynd i oes newydd, wedi'i nodi gan ymddangosiad proseswyr signal digidol (DSPs) a modiwlau pŵer deallus (IPMs). Mae hyn wedi galluogi modiwleiddio a digideiddio gyriannau servo AC yn llawn.

Mae DSPs ar gyfer rheoli modur yn cynnig galluoedd prosesu data eithriadol a chyflymder uchel, gan eu gwneud yn addas ar gyfer gweithredu algorithmau rheoli servo AC cymhleth a gwella cywirdeb a dibynadwyedd rheoli system. Mae'r IPM (rheolydd cam canolradd) (IPM) yn defnyddio technoleg Modiwleiddio Pwls - (PWM) i drosi pŵer DC yn bŵer AC gyda foltedd ac amlder addasadwy ar gyfer rheoli modur. Mae'n integreiddio IGBTs a'u cylchedwaith gyrru, ac yn cynnwys amddiffyniad rhag cylchedau byr, yn or -ddaliol, tan -foltedd, ac yn gorboethi. Mae ganddo integreiddio uchel, nodweddion amddiffyn cynhwysfawr, a dibynadwyedd rhagorol. Mae'r papur hwn yn cynnig gyriant AC Servo cwbl ddigidol yn seiliedig ar DSP ac IPM. Mae'n cyflogi algorithm rheoli fector i gyflawni rheolaeth lawn ar gau - o safle, cyflymder a cherrynt y modur. Rydym yn canolbwyntio ar ddyluniad caledwedd a meddalwedd yr uned reoli servo ac yn cyflwyno canlyniadau arbrofol o weithrediad y modur.

Egwyddor gyriant servo

Mae gyriant servo AC yn cynnwys dwy brif gydran yn bennaf: uned reoli servo ac uned gyriant pŵer.

Mae'r gylched trosi pŵer yn yr uned reoli servo yn darparu pŵer +5 V a ± 15V i'r modiwlau amrywiol yn y gyriant. Mae'r gylched rheoli servo yn derbyn signalau ail -beiriant a thri foltedd cam - a signalau cyfredol o'r modur ar gyfer rheoli modur. Mae hefyd yn derbyn signalau gor -foltedd a than -foltedd, tri - signalau gor -gyfnodol, a signalau nam IPM ar gyfer canfod ac amddiffyn namau. Mae'n rhedeg algorithm rheoli dolen - caeedig ac yn allbynnu chwe signal PWM.

Mae'r uned gyriant pŵer yn cywiro ac yn hidlo'r mewnbwn tri - pŵer cam AC, gan drosi'r pŵer DC yn bŵer AC yr osgled a'r amledd priodol trwy fodiwl pŵer deallus i reoli'r modur. Mae'n canfod foltedd y bws a thri foltedd cam - a signalau cyfredol ar gyfer rheoli ac amddiffyn gyriant.

Dyluniad caledwedd cylched rheoli servo

Y Gylchdaith Rheoli Servo yw rhan graidd y gyriant AC Servo, ac mae ei brif swyddogaethau fel a ganlyn:

Yn derbyn signalau gorchymyn ac adborth;
Yn rhedeg ar gau - algorithmau rheoli servo dolen;
Yn cynhyrchu signalau allbwn PWM;
Yn rheoli gweithrediad modur ar gyfer perfformiad uchel;
Yn darparu amddiffyniad rhag methiannau gor -foltedd, tan -foltedd, gorlawn ac IPM trwy ganfod a phrosesu amser - go iawn a phrosesu gwahanol wybodaeth fai.

Yn seiliedig ar ddyluniad modiwlaidd, mae'r gylched rheoli servo yn defnyddio pensaernïaeth caledwedd DSP+FPGA.

Mae'r sglodyn DSP yn sylweddoli'n bennaf - rheolaeth perfformiad y modur, gan gynnwys y swyddogaethau canlynol

(1) Mae ganddo 32 - did sengl {- manwl gywirdeb yn arnofio - pwynt pwynt rhifyddeg pwynt, a all brosesu algorithmau rheoli fector modur gyda llwyth cyfrifiadol mawr a hidlo signal algorithmau gyda rheolaeth {{6} uchaf, ac ati i gyflawni motor, ac ati.

(2) mae ganddo fodiwl cyfathrebu ECAN, a all wireddu cyfathrebu â'r cyfrifiadur gwesteiwr, derbyn cyfarwyddiadau rheoli ac anfon amryw o gyflyrau gweithredu a nam ar y gyrrwr;

(3) Mae ganddo nifer o ryngwynebau pwrpas ac allbwn pwrpas cyffredinol - (GPIO), a all wireddu rheolaeth I0 ar y gyrrwr;

4) Mae ganddo drawsnewidydd A/D 12-did, a all wireddu rheolaeth mewnbwn analog;

(5) Mae ganddo fodiwl bws IC, a all wireddu cyfathrebu ag E2PROM, storio paramedrau rheoli a namau hanesyddol y gyrrwr;

(6) Mae ganddo fodiwl Modiwleiddio Lled Pwls Datrys - (PWM), a all wireddu rheolaeth PWM yn hawdd ar y modur;

(7) Mae ganddo ryngwyneb allanol bws cyfochrog (XIntf), a all wireddu cyfathrebu â'r sglodyn FPGA, derbyn gwybodaeth statws fel safle, cyflymder a chyfredol, a gwybodaeth fai fel gor -foltedd, tan -foltedd, gor -losg a nam IPM.

Mae'r sglodyn FPGA yn prosesu signalau safle, foltedd, cerrynt a nam yn bennaf, gan gynnwys y swyddogaethau canlynol

(1) derbyn a phrosesu gwybodaeth sefyllfa'r modur trwy'r modiwl RDC ymylol;
(2) derbyn a phrosesu tri - cerrynt cam a thri gwybodaeth foltedd cam - trwy'r modiwl A/D ymylol;
(3) anfon y wybodaeth statws wedi'i brosesu a gwybodaeth fai i'r sglodyn DSP;
(4) derbyn y signal PWM a anfonwyd gan y sglodyn DSP, ei gyd -gloi, a'i allbwn;
(5) Derbyn gor -foltedd bws, tan -foltedd, tri - Cyfnod yn or -lenwi, a signalau nam IPM, a gweithredu amddiffyniad trwy rwystro'r signal allbwn PWM os bydd nam.

Dylunio Meddalwedd Rheoli Servo

Mae'r meddalwedd rheoli servo yn rhedeg ar sglodyn DSP, sy'n derbyn gorchmynion a gwybodaeth statws adborth yn bennaf. Yna mae'n gweithredu tair dolen rheoli dolen - caeedig ar gyfer safle, cyflymder a cherrynt y modur gan ddefnyddio algorithmau rheoli cyfatebol. Dangosir y diagram bloc egwyddor rheoli dolen - yn Ffigur 3. Mae algorithmau rheoli Pi wedi'u cynllunio ar gyfer y tair dolen gaeedig - yn seiliedig ar y gwall rhwng gorchmynion ac adborth. Mae'r algorithm rheoli cyfredol yn cyflogi rheolaeth fector canolog maes - ar gyfer y modur. Defnyddir trawsnewidiadau Clark a Park i drawsnewid y cerrynt cam tri - yn y system gyfesurynnau ABC llonydd yn ddau gerrynt cam - yn y system gydlynu DQ cylchdroi. Defnyddir algorithm dolen - caeedig i reoleiddio ceryntau echel DQ y modur, sydd wedyn yn cael eu haddasu gan ddefnyddio'r trawsnewidiad parc gwrthdro, y gwrthdro Clark Transform, a PWM. Mae tri foltedd cam - y stator yn cael ei addasu i gyflawni rheolaeth modur.

Mae'r meddalwedd rheoli servo yn cynnwys prif raglen a threfn ymyrraeth yn bennaf. Yn gyntaf, mae'r brif raglen yn cychwyn y system, gan ffurfweddu paramedrau cofrestr ar gyfer pob modiwl sglodion rheoli a pharamedrau'r system. Yna mae'n perfformio prawf hunan - o statws y gyrrwr i benderfynu a yw'r holl gydrannau'n gweithredu'n iawn. Os yw'r prawf hunan - yn methu, mae'r dangosydd nam yn fflachio fel larwm. Os yw'r prawf hunan - yn pasio, mae pŵer wedi'i gysylltu ac mae'r gylched yn mynd i mewn i gyflwr dolen. Unwaith y bydd yn y wladwriaeth dolen, mae'r sglodyn rheoli yn derbyn gorchmynion rheoli yn gyntaf. Ar ôl derbyn gorchymyn rhedeg, mae'r ymyrraeth amserydd wedi'i alluogi. Mae'r is -reolwaith ymyrraeth amserydd yn cyflawni'r algorithm rheoli modur, gan yrru'r modur. Ar ôl derbyn gorchymyn stopio, mae'r ymyrraeth amserydd yn anabl, gan atal y modur. Ar ôl i bob amserydd dorri ar draws is -reolwaith yn cwblhau, mae'n gwirio am signalau namau fel gor -foltedd, tan -foltedd, ac yn orlawn. Os canfyddir nam, mae'r signal allbwn PWM yn anabl ar unwaith ac mae'r dangosydd nam yn fflachio fel larwm. Os na chanfyddir nam, mae'r cylched yn dolennu ac yn aros am yr amserydd nesaf yn torri ar draws.

Yr is -reolwaith ymyrraeth amserydd yw craidd yr algorithm rheoli gyriant servo, gan gwblhau safle'r modur, cyflymder, ac algorithmau rheoli cyfredol. Y cyfnod ymyrraeth amserydd yw 0.1ms, sy'n pennu'r allbwn PWM. Amledd y signal allbwn hefyd yw cyfnod y ddolen gyfredol. Ar ôl mynd i mewn i'r is -reolwaith ymyrraeth amserydd, darllenir safle, cyflymder a gwybodaeth gyfredol y modur yn gyntaf. Yna, yn dibynnu ar y modd gweithredu, darllenir y lleoliad, y cyflymder neu'r gorchymyn cyfredol a gweithredir yr algorithm rheoli cyfatebol. Yn olaf, mae'r signal PWM sy'n rheoli'r modur yn allbwn.

Canlyniadau arbrofol

Mae gan y gyriant AC Servo datblygedig bŵer allbwn o oddeutu 6 kW. Er mwyn ymchwilio i'w berfformiad rheoli, defnyddiwyd modur Servo Tonghang gyda phŵer graddedig o 5.5 kW a chyflymder graddedig o 3200 rpm.

Arbrawf 1: Olrhain signal cam ar gyflymder â sgôr. Dangosir y canlyniadau arbrofol yn y ffigur.

Fel y gwelir o'r ffigur, mae amser codi'r modur wrth olrhain signal cam 3200 r/min oddeutu 80ms, gyda gorgyflenwi o 1.5%. Mae'r brig - i - amrywiad cyflymder brig mewn cyflwr cyson yn llai na 5 r/min. Mae hyn yn dangos bod gan y gyrrwr a ddyluniwyd berfformiad deinamig rhagorol a chywirdeb cyson -.

Arbrawf 2: Olrhain signal sinwsoidaidd ar gyflymder â sgôr. Dangosir y canlyniadau arbrofol yn y ffigur. Fel y gwelir o'r ffigur, gall y modur olrhain signal sinwsoidaidd gydag osgled o 3200 r/min a chyfnod o 1s, gyda gwall olrhain brig o lai nag 20 r/min. Mae hyn yn dangos y gall y gyrrwr a ddyluniwyd yrru'r modur i olrhain signalau cam a sinwsoidaidd wrth gynnal paramedrau rheoli cyson, gan ddangos perfformiad addasol rhagorol.

Nghryno

I fodloni'r gofynion rheoli perfformiad - uchel o systemau servo, mae Tonghang wedi cynllunio gyrrwr AC Servo yn seiliedig ar fodiwlaidd. Mae'r gyrrwr hwn yn defnyddio sglodyn prosesu signal digidol a modiwl pŵer deallus fel ei gydrannau craidd. Mae gan y gyrrwr strwythur cryno, integreiddio caledwedd uchel, ac algorithmau rheoli meddalwedd uwch. Mae canlyniadau arbrofol yn dangos y gall y gyrrwr servo AC a ddyluniwyd yrru'r modur i olrhain signalau cam a sinwsoidaidd gyda pherfformiad uchel wrth gynnal paramedrau rheoli cyson, ac arddangos perfformiad addasol rhagorol.