راهنمای طراحی سیستم درایو سروو

طراحی راه حل و آماده سازی انتخاب

در کنترل صنعتی، سروو کنترلرها برای راندن موتورها در کاربردهایی که نیاز به موقعیت و کنترل دقیق دارند، بسیار مهم هستند. این رویکرد به ویژه برای کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق چرخش موتور یا حرکت تجهیزات به موقعیت های خاص دارند، مناسب است. قبل از شروع فرآیند انتخاب، درک کامل اصول کنترل درایو ضروری است.

ما باید یک شکل موج PWM تولید کنیم و یک سیگنال DIR را خروجی کنیم. انتخاب یک مدل درایور سروو مناسب، مانند سری T3a/T3L، مزیت عملکرد قابل توجهی را ارائه می‌کند. شکل موج PWM را می توان با استفاده از تایمرهای پیشرفته (مانند TIM1/TIM8)، که از خروجی مکمل و کنترل زمان مرده پشتیبانی می کنند، پیاده سازی کرد، و آنها را برای راندن پل های H- ایده آل می کند. علاوه بر این، سیگنال بازخورد رمزگذار را می توان با استفاده از TIM2/TIM3/TIM4/TIM5 برای خواندن سیگنال ABZ رمزگذار افزایشی به دست آورد.

تولید شکل موج PWM و اجرای الگوریتم درایو سروو

فرکانس PWM معمولا بین 10-20 کیلوهرتز انتخاب می شود تا از نویز شنیداری و کاهش تلفات سوئیچینگ جلوگیری شود. برای تولید شکل موج PWM، ما به راحتی می توانیم تایمر TIM را با استفاده از ابزار cubemx مقداردهی اولیه کنیم. در زیر نمونه ای از قطعه کد اولیه PWM آورده شده است که کانال 1 TIM1 را به عنوان مثال در نظر می گیرد:

htim1.Instance=TIM1;

htim1.Init.Prescaler=0;

htim1.Init.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_UP;

htim1.Init.Period=8399; // فرکانس PWM را روی 20 کیلوهرتز تنظیم کنید.

htim1.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;

HAL_TIM_PWM_Init(&htim1);

TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC;

sConfigOC.OCMode=TIM_OCMODE_PWM1;

sConfigOC.Pulse=0; // چرخه کار اولیه روی 0% تنظیم شده است

sConfigOC.OCPolarity=TIM_OCPOLARITY_HIGH;

HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1، &sConfigOC، TIM_CHANNEL_1);

ما در مورد پیاده سازی الگوریتم کنترل سروو بحث خواهیم کرد. کنترل سروو معمولاً مبتنی بر یک استراتژی کنترل سه حلقه- موقعیت، سرعت و جریان است. این استراتژی تضمین می کند که سیستم می تواند به طور دقیق سروو موتور را بر اساس بازخورد از موقعیت، سرعت و جریان کنترل کند.

کنترل کننده PID کنترل متناسب، انتگرال و مشتق را از طریق محاسبه خطا برای تولید سیگنال PWM انجام می دهد. در یک وقفه تایمر، موقعیت رمزگذار را می‌خوانیم، خطا را محاسبه می‌کنیم و تابع PID_Update را برای به‌روزرسانی کنترل‌کننده‌های موقعیت و سرعت فراخوانی می‌کنیم. در نهایت، بر اساس دستور فعلی، چرخه وظیفه سیگنال PWM برای دستیابی به کنترل دقیق سروو موتور تنظیم می شود.

هنگام تنظیم پارامترهای کلیدی، لازم است به طور جامع ویژگی های دینامیکی سیستم، پایداری و سرعت پاسخگویی مورد نیاز را در نظر بگیرید:

• تنظیم پارامتر حلقه موقعیت: ابتدا به تدریج Kp را تنظیم کنید تا زمانی که سیستم شروع به نشان دادن نوسانات جزئی کند، سپس آن را روی 60% مقدار بحرانی تنظیم کنید تا از ثبات سیستم و سرعت پاسخ اطمینان حاصل شود.
• ملاحظات طراحی حلقه سرعت: پهنای باند حلقه سرعت معمولاً 5-10 برابر حلقه موقعیت تنظیم می شود تا از کنترل سریع و دقیق سرعت اطمینان حاصل شود.
• پردازش حلقه جاری: حلقه جاری معمولاً سریعترین سرعت پاسخگویی را دارد و در بیشتر موارد، این پردازش به صورت خودکار توسط کنترلر سروو به صورت داخلی انجام می شود.

در طول فرآیند طراحی سخت‌افزار و نرم‌افزار، ضروری است که به طور کامل اقداماتی برای رسیدگی به عوامل تداخل احتمالی مختلف برای اطمینان از پایداری و قابلیت اطمینان سیستم در نظر گرفته و اجرا شود. در مرحله طراحی PCB، اطمینان از جداسازی موثر منبع تغذیه موتور و زمین سیگنال، با استفاده از یک روش اتصال زمین تک نقطه ای، بسیار مهم است. علاوه بر این، کابل‌های جفت پیچ خورده یا محافظ باید برای خطوط سیگنال PWM استفاده شود تا قابلیت‌های ضد تداخل سیگنال افزایش یابد. برای ورودی سیگنال رمزگذار، یک مدار فیلتر RC (مانند ترکیبی از یک مقاومت 100Ω و یک خازن 100pF) برای فیلتر کردن نویز توصیه می شود.

در طراحی نرم افزار باید به حذف نویز قرائت های رمزگذار توجه ویژه ای شود. یک الگوریتم فیلتر میانگین متحرک برای به حداقل رساندن تأثیر نویز بر عملکرد سیستم توصیه می شود.

بیایید سیستم سرووی شما را بسازیم

اکنون تماس بگیرید