STM32 التحكم في المحرك SDK 6 خطوة البرامج الثابتة الاستشعار أقل المعلمة
تحديد
- اسم المنتج: STM32 التحكم في المحرك SDK - تحسين المعلمة الأقل لمستشعر البرامج الثابتة بـ 6 خطوات
- رقم الموديل: UM3259
- المراجعة: المراجعة 1 - نوفمبر 2023
- الشركة المصنعة: STMicroelectronics
- Webموقع: www.st.com
زيادةview
تم تصميم المنتج لتطبيقات التحكم في المحركات حيث يجب تحديد موضع الدوار دون استخدام أجهزة الاستشعار. تعمل البرامج الثابتة على تحسين المعلمات للتشغيل بدون مستشعر، مما يتيح مزامنة تخفيف الخطوة مع موضع الدوار.
BEMF كشف العبور الصفري:
يتغير شكل موجة القوة الدافعة الكهربائية الخلفية (BEMF) مع موضع الدوار وسرعته. تتوفر استراتيجيتان للكشف عن التقاطع الصفري:
استشعار EMF الخلفي أثناء إيقاف تشغيل PWM: الحصول على حجم المرحلة العائمةtage بواسطة ADC عند عدم وجود تدفقات حالية، مع تحديد التقاطع الصفري على أساس العتبة.
استشعار EMF الخلفي أثناء تشغيل PWM: Center=tap voltage يصل إلى نصف حجم الحافلةtagهـ، تحديد التقاطع الصفري على أساس العتبة (VS/2).
STM32 التحكم في المحرك SDK - تحسين المعلمة الأقل بمستشعر البرامج الثابتة من 6 خطوات
مقدمة
يصف هذا المستند كيفية تحسين معلمات التكوين لخوارزمية مكونة من 6 خطوات بدون مستشعر. الهدف هو الحصول على إجراء بدء تشغيل سلس وسريع، ولكن أيضًا سلوك حلقة مغلقة مستقر. بالإضافة إلى ذلك، يشرح المستند أيضًا كيفية الوصول إلى التبديل المناسب بين اكتشاف التقاطع الصفري للمجال الكهرومغناطيسي الخلفي أثناء إيقاف تشغيل PWM ووقت تشغيل PWM عند تدوير المحرك بسرعة عالية مع حجمtagتقنية وضع القيادة. لمزيد من التفاصيل حول خوارزمية البرامج الثابتة المكونة من 6 خطوات والمجلدtagتقنية القيادة الإلكترونية/الحالية، راجع دليل المستخدم ذي الصلة المضمن في حزمة وثائق X-CUBE-MCSDK.
اختصارات
| اختصار | وصف |
| MCSDK | مجموعة تطوير برامج التحكم في المحركات (X-CUBE-MCSDK) |
| HW | الأجهزة |
| بيئة تطوير متكاملة | بيئة تطوير متكاملة |
| وحدة تحكم دقيقة | وحدة متحكم دقيق |
| منفذ الإدخال والإخراج العام (GPIO) | إدخال / إخراج للأغراض العامة |
| محول تناظري رقمي | محول تناظري رقمي |
| VM | المجلدtagوضع البريد |
| SL | بدون مستشعر |
| BEMF | القوة الدافعة الكهربائية الخلفية |
| FW | البرامج الثابتة |
| ZC | معبر الصفر |
| واجهة المستخدم الرسومية | واجهة المستخدم الرسومية |
| MC | التحكم في المحرك |
| او سي بي | حماية من التيار الزائد |
| معرف المنتج | المشتق النسبي-التكاملي (المتحكم) |
| مجموعة أدوات تطوير البرامج | ادوات \ عده تطوير البرمجيات |
| UI | واجهة المستخدم |
| طاولة عمل MC | أداة منضدة التحكم في المحركات، وهي جزء من MCSDK |
| طيار موتور | أداة قيادة المحرك، وهي جزء من MCSDK |
زيادةview
في وضع القيادة المكون من 6 خطوات بدون مستشعر، يستغل البرنامج الثابت القوة الدافعة الكهربائية الخلفية (BEMF) التي يتم استشعارها في المرحلة العائمة. يتم الحصول على موضع الدوار من خلال اكتشاف التقاطع الصفري لـ BEMF. ويتم ذلك عادةً باستخدام ADC، كما هو موضح في الشكل 1. على وجه الخصوص، عندما يعبر المجال المغناطيسي للدوار المرحلة Z العالية، فإن حجم BEMF المقابلtage يغير إشارته (تقاطع الصفر). المجلد BEMFtagيمكن تحجيم e عند مدخل ADC، وذلك بفضل شبكة المقاوم التي تقسم المجلدtagه القادمة من المرحلة الحركية.
ومع ذلك، نظرًا لأن إشارة BEMF تتناسب مع السرعة، فلا يمكن تحديد موضع الدوار عند بدء التشغيل، أو بسرعة منخفضة جدًا. لذلك، يجب تسريع المحرك في حلقة مفتوحة حتى يصل حجم BEMF الكافيtagتم التوصل إلى ه. هذا المجلد BEMFtage يسمح بمزامنة تخفيف الخطوة مع موضع الدوار.
في الفقرات التالية، يتم وصف إجراء بدء التشغيل وعملية الحلقة المغلقة، بالإضافة إلى المعلمات اللازمة لضبطهما.
BEMF كشف التقاطع الصفري
يتغير شكل موجة EMF الخلفية للمحرك بدون فرش جنبًا إلى جنب مع موضع الدوار وسرعته ويكون في شكل شبه منحرف. يوضح الشكل 2 الشكل الموجي للتيار والمجال الكهرومغناطيسي الخلفي لفترة كهربائية واحدة، حيث يشير الخط الصلب إلى التيار (يتم تجاهل التموجات من أجل البساطة)، ويمثل الخط المتقطع القوة الدافعة الكهربائية الخلفية، ويمثل الإحداثي الأفقي القوة الدافعة الكهربائية منظور دوران المحرك.
يقابل منتصف كل نقطتي تبديل الطور نقطة واحدة تتغير فيها قطبية القوة الدافعة الكهربائية الخلفية: نقطة التقاطع الصفرية. بمجرد تحديد نقطة العبور الصفرية، يتم ضبط لحظة تبديل الطور بعد تأخير كهربائي قدره 30 درجة. لاكتشاف التقاطع الصفري لـ BEMF، اضغط على المجلد الأوسطtagه يجب أن تكون معروفة. الصنبور الأوسط يساوي النقطة التي يتم فيها توصيل المراحل الحركية الثلاثة معًا. بعض المحركات تجعل الصنبور المركزي متاحًا. وفي حالات أخرى، يمكن إعادة بنائها من خلال المجلدtagمراحل ه. الخوارزمية المكونة من 6 خطوات الموضحة هنا تتطلب تقدمًاtagهـ لوجود شبكة استشعار BEMF متصلة بالمراحل الحركية التي تسمح بحساب حجم الصنبور المركزيtage.
- تتوفر استراتيجيتان مختلفتان لتحديد نقطة العبور الصفرية
- استشعار EMF الخلفي أثناء وقت إيقاف PWM
- استشعار EMF الخلفي أثناء تشغيل PWM (مدعوم حاليًا في المجلدtagالوضع الإلكتروني فقط)
خلال وقت إيقاف تشغيل PWM، يكون حجم المرحلة العائمةtagيتم الحصول على e بواسطة ADC. نظرًا لعدم تدفق أي تيار في الطور العائم، والاثنان الآخران متصلان بالأرض، فعندما يتجاوز BEMF الصفر في الطور العائم، يكون له قطبية متساوية ومعاكسة على الأطوار الأخرى: حجم الصنبور المركزيtagوبالتالي فإن البريد هو صفر. ومن ثم، يتم تحديد نقطة العبور الصفرية عندما يرتفع تحويل ADC فوق عتبة محددة أو يقل عنها.
من ناحية أخرى، أثناء تشغيل PWM، يتم توصيل مرحلة واحدة بمجلد الناقلtagه، وآخر على الأرض (الشكل 3). في هذه الحالة، اضغط على المركز المجلدtage يصل إلى نصف حجم الحافلةtagالقيمة e عندما يكون BEMF في الطور العائم صفرًا. كما هو الحال سابقًا، يتم تحديد نقطة العبور الصفرية عندما يرتفع تحويل ADC أعلى (أو ينخفض) عن عتبة محددة. هذا الأخير يتوافق مع VS / 2.
تصميم شبكات الاستشعار BEMF
في الشكل 4، تظهر الشبكة شائعة الاستخدام لاستشعار BEMF. والغرض منه هو تقسيم المرحلة الحركية المجلدtage ليتم الحصول عليها بشكل صحيح من قبل ADC. يجب اختيار قيم R2 وR1 وفقًا لمجلد الناقلtagالمستوى ه. يجب على المستخدم أن يدرك أن تنفيذ نسبة R1 / (R2 + R1) أقل بكثير من المطلوب، وقد تؤدي إشارة BEMF إلى انخفاض شديد وعدم قوة التحكم بدرجة كافية.
من ناحية أخرى، فإن النسبة الأعلى من المطلوب قد تؤدي إلى تشغيل/إيقاف متكرر لثنائيات الحماية D1 التي قد يؤدي تيار الاسترداد إليها إلى حقن الضوضاء. القيمة الموصى بها هي:
يجب تجنب القيم المنخفضة جدًا لـ R1 وR2 للحد من التيار المستخرج من طور المحرك.
يتم توصيل R1 أحيانًا بـ GPIO بدلاً من GND. يسمح بتمكين وقت تشغيل الشبكة أو تعطيله.
في البرنامج الثابت المكون من 6 خطوات، يكون GPIO دائمًا في حالة إعادة التعيين ويتم تمكين الشبكة. ومع ذلك، يجب أخذ الوجود النهائي لـ D3 في الاعتبار عند تحديد عتبات BEMF للاستشعار أثناء تشغيل PWM: فهو عادةً ما يضيف 0.5÷0.7 فولت إلى العتبة المثالية.
C1 مخصص لأغراض التصفية ويجب ألا يحد من عرض النطاق الترددي للإشارة في نطاق تردد PWM.
D4 وR3 مخصصان للتفريغ السريع لعقدة BEMF_SENSING_ADC أثناء عمليات تبديل PWM، خاصة في الحجم العاليtagلوحات إلكترونية.
تعتبر الثنائيات D1 وD2 اختيارية ويجب إضافتها فقط في حالة وجود خطر انتهاك الحد الأقصى لتصنيفات قناة ADC لاستشعار BEMF.
تحسين معلمات خوارزمية التحكم
إجراء بدء التشغيل
يتكون إجراء بدء التشغيل عادةً من سلسلة من ثلاث ثوانٍtagالعربية:
- تنسيق. يتم محاذاة الدوار في موضع محدد مسبقًا.
- تسريع الحلقة المفتوحة. المجلدtagيتم تطبيق النبضات بتسلسل محدد مسبقًا لإنشاء مجال مغناطيسي يتسبب في بدء الدوار. يتم زيادة معدل التسلسل تدريجيًا للسماح للدوار بالوصول إلى سرعة معينة.
- التبديل. بمجرد وصول الدوار إلى سرعة معينة، تتحول الخوارزمية إلى تسلسل تحكم مغلق مكون من 6 خطوات للحفاظ على التحكم في سرعة المحرك واتجاهه.
كما هو موضح في الشكل 5، يمكن للمستخدم تخصيص معلمات بدء التشغيل في طاولة عمل MC قبل إنشاء التعليمات البرمجية. يتوفر وضعان مختلفان للقيادة:
- المجلدtagالوضع الإلكتروني. تتحكم الخوارزمية في السرعة عن طريق تغيير دورة عمل PWM المطبقة على مراحل المحرك: مجلد المرحلة المستهدفtagيتم تعريف البريد لكل شريحة من بدء التشغيل للمحترفينfile
- الوضع الحالي. تتحكم الخوارزمية في السرعة عن طريق تغيير التيار الذي يتدفق في المراحل الحركية: يتم تحديد الهدف الحالي لكل جزء من مرحلة بدء التشغيلfile
الشكل 5. معلمات بدء التشغيل في طاولة عمل MC
تنسيق
في الشكل 5، تتوافق المرحلة 1 دائمًا مع خطوة المحاذاة. يتم محاذاة الدوار إلى موضع الخطوات الستة الأقرب إلى "الزاوية الكهربائية الأولية".
من المهم ملاحظة أن مدة المرحلة الأولى افتراضيًا هي 1 مللي ثانية. خلال هذه الخطوة يتم زيادة دورة العمل خطيًا للوصول إلى حجم المرحلة المستهدفtage (المرحلة الحالية، إذا تم تحديد وضع القيادة الحالي). ومع ذلك، مع المحركات الضخمة أو في حالة القصور الذاتي العالي، المدة المقترحة، أو حتى حجم المرحلة المستهدفةtagقد لا يكون التيار الإلكتروني كافيًا لبدء التدوير بشكل صحيح.
في الشكل 6، يتم توفير مقارنة بين حالة المحاذاة الخاطئة والحالة المناسبة.
إذا كانت القيمة المستهدفة أو مدة المرحلة 1 غير كافية لإجبار الدوار على وضع البداية، فيمكن للمستخدم رؤية المحرك يهتز دون البدء في الدوران. وفي الوقت نفسه، يزداد امتصاص التيار. خلال الفترة الأولى من إجراء بدء التشغيل، يزداد التيار، لكن عزم الدوران ليس كافيًا للتغلب على القصور الذاتي للمحرك. في الجزء العلوي من الشكل 6 (أ)، يمكن للمستخدم رؤية زيادة التيار. ومع ذلك، لا يوجد دليل على وجود BEMF: حيث يتوقف المحرك. بمجرد بدء خطوة التسارع، يمنع الموضع غير المؤكد للدوار الخوارزمية من إكمال إجراء بدء التشغيل وتشغيل المحرك.
زيادة المجلدtagقد تؤدي المرحلة الإلكترونية/الحالية خلال المرحلة 1 إلى حل المشكلة.
في المجلدtagالوضع الإلكتروني، المجلد الهدفtagيمكن تخصيص e أثناء بدء التشغيل باستخدام Motor Pilot دون الحاجة إلى إعادة إنشاء الكود. في Motor Pilot، في قسم الدوران، نفس التسارع الاحترافيfile تم الإبلاغ عن الشكل 1 (انظر الشكل 7). لاحظ أن هنا المجلدtagيمكن إظهار الطور الإلكتروني كنبضة مضبوطة في سجل المؤقت (وحدة S16A)، أو بما يتوافق مع حجم الإخراجtagه (وحدة Vrms).
بمجرد أن يجد المستخدم القيم المناسبة التي تناسب المحرك بشكل أفضل، يمكن تنفيذ هذه القيم في مشروع طاولة عمل MC. يسمح بإعادة إنشاء الكود لتطبيق القيمة الافتراضية. تشرح الصيغة أدناه العلاقة بين المجلدtagالمرحلة الإلكترونية في وحدات Vrms وS16A.
في الوضع الحالي، في واجهة المستخدم الرسومية Motor Pilot، يظهر التيار المستهدف فقط في S16A. تحويله في ampهنا يعتمد على قيمة التحويلة و ampكسب التعريف المستخدم في دوائر المحدد الحالية.
تسريع الحلقة المفتوحة
في الشكل 5، تتوافق المرحلة 2 مع مرحلة التسارع. يتم تطبيق تسلسل من 6 خطوات لتسريع المحرك في حلقة مفتوحة، وبالتالي، لا يتم مزامنة موضع الدوار مع تسلسل 6 خطوات. تكون المراحل الحالية أعلى من المستوى الأمثل ويكون عزم الدوران أقل.
في طاولة عمل MC (الشكل 5) يمكن للمستخدم تحديد مقطع تسريع واحد أو أكثر. على وجه الخصوص، بالنسبة للمحرك الضخم، يوصى بتسريعه باستخدام R أبطأamp للتغلب على القصور الذاتي قبل أداء مسار أكثر انحدارًاamp. خلال كل مقطع، يتم زيادة دورة العمل خطيًا للوصول إلى الهدف النهائي للمجلدtagه/ المرحلة الحالية من هذا الجزء. وبالتالي، فإنه يفرض تبديل المراحل بالسرعة المقابلة المشار إليها في نفس جدول التكوين.
في الشكل 8، مقارنة بين التسارع مع المجلدtagالمرحلة (أ) منخفضة جدًا ويتم توفير المرحلة المناسبة (ب).
إذا كان الهدف المجلدtagالتيار الكهربائي لمرحلة واحدة أو مدته لا يكفي للسماح للمحرك بالوصول إلى تلك السرعة المقابلة، يمكن للمستخدم رؤية توقف المحرك عن الدوران وبدء الاهتزاز. في الجزء العلوي من الشكل 8، يزداد التيار فجأة عندما يتوقف المحرك، بينما عندما يتم تسريعه بشكل صحيح، يزداد التيار دون انقطاع. بمجرد توقف المحرك، تفشل عملية بدء التشغيل.
زيادة المجلدtagالمرحلة الإلكترونية/الحالية قد تحل المشكلة.
من ناحية أخرى، إذا كان المجلدtagالمرحلة الإلكترونية/التيار المحددة عالية جدًا، نظرًا لأن المحرك يعمل بشكل غير فعال في الحلقة المفتوحة، فقد يرتفع التيار ويصل إلى التيار الزائد. يتوقف المحرك فجأة، ويصدر Motor Pilot إنذارًا للتيار الزائد. يظهر سلوك التيار في الشكل 9.
تقليل المجلدtagالمرحلة الإلكترونية/الحالية قد تحل المشكلة.
مثل خطوة المحاذاة، المجلد الهدفtagيمكن تخصيص وقت التشغيل e/current أثناء بدء التشغيل باستخدام Motor Pilot دون الحاجة إلى إعادة إنشاء الكود. بعد ذلك، يمكن تنفيذه في مشروع MC Workbench عندما يتم تحديد الإعداد المناسب.
التبديل
الخطوة الأخيرة في إجراء بدء التشغيل هي التبديل. خلال هذه الخطوة، تستغل الخوارزمية BEMF المستشعر لمزامنة التسلسل المكون من 6 خطوات مع موضع الدوار. يبدأ التبديل في المقطع المشار إليه في المعلمة الموضحة في الشكل 10. وهو قابل للتكوين في قسم معلمة بدء التشغيل بدون مستشعر في طاولة عمل MC.
بعد إشارة كشف التقاطع الصفري الصالحة لـ BEMF (لتحقيق هذا الشرط، راجع القسم 2.1)، تتحول الخوارزمية إلى عملية حلقة مغلقة. قد تفشل خطوة التبديل للأسباب التالية:
- لم يتم تكوين سرعة التبديل بشكل صحيح
- مكاسب PI لحلقة السرعة مرتفعة جدًا
- لم يتم تعيين عتبات الكشف عن حدث التقاطع الصفري لـ BEMF بشكل صحيح
لم يتم تكوين سرعة التبديل بشكل صحيح
إن السرعة التي يبدأ بها التبديل هي بشكل افتراضي نفس السرعة المستهدفة الأولية التي يمكن تهيئتها في قسم إعداد محرك الأقراص في طاولة عمل MC. يجب على المستخدم أن يدرك أنه بمجرد إغلاق حلقة السرعة، يتم تسريع المحرك على الفور من سرعة التبديل إلى السرعة المستهدفة. إذا كانت هاتين القيمتين متباعدتين جدًا، فقد يحدث فشل في التيار الزائد.
مكاسب PI لحلقة السرعة مرتفعة جدًا
أثناء التبديل، تنتقل الخوارزمية من فرض تسلسل محدد مسبقًا لقياس السرعة وحساب قيم الإخراج وفقًا لذلك. وبالتالي، فإنه يعوض السرعة الفعلية الناتجة عن تسارع الحلقة المفتوحة. إذا كانت مكاسب PI مرتفعة جدًا، فيمكن تجربة عدم استقرار مؤقت، ولكن يمكن أن يؤدي ذلك إلى فشل التيار الزائد إذا كان مبالغًا فيه.
ويبين الشكل 11 وعلى سبيل المثالampحالة عدم الاستقرار هذه أثناء الانتقال من عملية الحلقة المفتوحة إلى عملية الحلقة المغلقة.
عتبات BEMF خاطئة
- إذا تم تعيين عتبات BEMF الخاطئة، فسيتم اكتشاف التقاطع الصفري إما مقدمًا أو متأخرًا. وهذا يثير تأثيرين رئيسيين:
- الأشكال الموجية غير متماثلة والتحكم غير فعال مما يؤدي إلى تموجات عالية من عزم الدوران (الشكل 12)
- تصبح حلقة السرعة غير مستقرة من خلال محاولة التعويض عن تموجات عزم الدوران
- قد يواجه المستخدم تحكمًا غير مستقر في السرعة، وفي أسوأ الحالات، قد يحدث عدم تزامن محرك القيادة مع التحكم مما يؤدي إلى حدث تيار زائد.
- يعد الإعداد الصحيح لعتبات BEMF أمرًا بالغ الأهمية للأداء الجيد للخوارزمية. تعتمد العتبات أيضًا على حجم الحافلةtagالقيمة الإلكترونية وشبكة الاستشعار. يوصى بالرجوع إلى القسم 2.1 للتحقق من كيفية محاذاة المجلدtagمستويات e إلى المستوى الاسمي المحدد في طاولة عمل MC.
عملية حلقة مغلقة
إذا أكمل المحرك مرحلة التسارع، فسيتم اكتشاف تقاطع BEMF الصفري. تتم مزامنة الدوار مع تسلسل من 6 خطوات ويتم الحصول على عملية حلقة مغلقة. ومع ذلك، يمكن إجراء المزيد من تحسين المعلمات لتحسين الأداء.
على سبيل المثال، كما هو موضح في القسم السابق 3.1.3 ("عتبات BEMF الخاطئة")، قد تبدو حلقة السرعة، حتى لو كانت تعمل، غير مستقرة وقد تحتاج عتبات BEMF إلى بعض التحسين.
بالإضافة إلى ذلك، يجب مراعاة الجوانب التالية إذا طُلب من المحرك أن يعمل بسرعة عالية أو يتم قيادته بدورة عمل PWM عالية:
تردد PWM
- مكاسب حلقة السرعة PI
- مرحلة فترة إزالة المغناطيسية
- التأخير بين التقاطع الصفري وتبديل الخطوة
- التبديل بين PWM OFF-time والاستشعار في الوقت المحدد
تردد PWM
تقوم الخوارزمية المكونة من 6 خطوات بدون مستشعر بإجراء عملية الحصول على BEMF في كل دورة PWM. للكشف بشكل صحيح عن حدث التقاطع الصفري، يلزم وجود عدد كافٍ من عمليات الاستحواذ. كقاعدة عامة، من أجل التشغيل السليم، فإن ما لا يقل عن 10 عمليات استحواذ على أكثر من 60 زاوية كهربائية تضمن تزامنًا جيدًا ومستقرًا للدوار.
لذلك
مكاسب حلقة السرعة PI
تؤثر مكاسب PI الخاصة بحلقة السرعة على استجابة المحرك لأي أمر للتسارع أو التباطؤ. إن الوصف النظري لكيفية عمل منظم PID يقع خارج نطاق هذه الوثيقة. ومع ذلك، يجب أن يكون المستخدم على علم بأن مكاسب منظم حلقة السرعة يمكن تغييرها في وقت التشغيل من خلال Motor Pilot وتعديلها حسب الرغبة.
مرحلة فترة إزالة المغناطيسية
إن إزالة مغنطة الطور العائم هي فترة بعد تغيير تنشيط الطور، والتي خلالها، بسبب التفريغ الحالي (الشكل 14)، تكون قراءة EMF الخلفية غير موثوقة. ولذلك، يجب أن تتجاهل الخوارزمية الإشارة قبل انقضاءها. يتم تعريف هذه الفترة في طاولة عمل MC كنسبة مئويةtage من خطوة (60 درجة كهربائية) ويمكن تغيير وقت التشغيل من خلال Motor Pilot كما هو موضح في الشكل 15. كلما زادت سرعة المحرك، زادت فترة إزالة المغناطيسية. تصل إزالة المغناطيسية، بشكل افتراضي، إلى الحد الأدنى المحدد بثلاث دورات PWM بمعدل 2/3 من السرعة القصوى المقدرة. إذا كانت مرحلة الحث للمحرك منخفضة ولا تتطلب الكثير من الوقت لإزالة المغناطيسية، فيمكن للمستخدم تقليل فترة الإخفاء أو السرعة التي يتم بها ضبط الحد الأدنى للفترة. ومع ذلك، لا يوصى بخفض فترة التقنيع إلى أقل من 2 – 3 دورات PWM لأن التحكم يمكن أن يسبب عدم استقرار مفاجئ أثناء تخفيف الخطوة.
التأخير بين تقاطع BEMF الصفري وتخفيف الخطوة
بمجرد اكتشاف حدث التقاطع الصفري لـ BEMF، تنتظر الخوارزمية عادةً 30 درجة كهربائية حتى يتم تخفيف تسلسل الخطوة (الشكل 16). وبهذه الطريقة، يتم وضع التقاطع الصفري في منتصف الخطوة لاستهداف أقصى قدر من الكفاءة.
وبما أن دقة اكتشاف التقاطع الصفري تعتمد على عدد عمليات الاستحواذ، وبالتالي على تردد PWM (انظر القسم 3.2.1)، فإن دقة اكتشافها قد تصبح ذات صلة بسرعة عالية. ومن ثم يولد عدم تماثل واضح في أشكال الموجات وتشويه التيار (انظر الشكل 17). يمكن تعويض ذلك عن طريق تقليل التأخير بين اكتشاف التقاطع الصفري وتبديل الخطوة. يمكن للمستخدم تغيير وقت التشغيل من خلال Motor Pilot كما هو موضح في الشكل 18.
التبديل بين PWM OFF-time والاستشعار في الوقت المحدد
أثناء زيادة السرعة أو تيار الحمل (أي عزم دوران خرج المحرك)، تزداد دورة التشغيل لقيادة PWM. وبالتالي، فإن الوقت المناسب لampيتم تقليل تشغيل BEMF أثناء وقت التوقف. للوصول إلى 100% من دورة العمل، يتم تشغيل تحويل ADC أثناء وقت التشغيل لـ PWM، وبالتالي التبديل من استشعار BEMF أثناء وقت إيقاف PWM إلى وقت تشغيل PWM.
يؤدي التكوين الخاطئ لعتبات BEMF أثناء وقت التشغيل إلى نفس المشكلات الموضحة في القسم 3.1.3 ("عتبات BEMF الخاطئة").
افتراضيًا، يتم تعيين عتبات استشعار BEMF على نصف حجم الناقلtagهـ (انظر القسم 2.1). يجب على المستخدم أن يأخذ في الاعتبار أن العتبات الفعلية تعتمد على حجم الناقلtagشبكة القيمة والاستشعار. اتبع الإشارات الواردة في القسم 2.1 وتأكد من محاذاة المجلدtage إلى المستوى الاسمي المحدد في طاولة عمل MC.
إن قيم العتبات ودورة عمل PWM التي يتم عندها تبديل الخوارزمية بين الاستشعار عن إيقاف التشغيل والتشغيل هي وقت تشغيل قابل للتكوين من خلال Motor Pilot (الشكل 19) ومتوفر في المجلدtagوضع القيادة الإلكتروني فقط.
استكشاف الأخطاء وإصلاحها
ما الذي يجب علي الاهتمام به لتدوير محرك بشكل صحيح باستخدام خوارزمية مكونة من 6 خطوات بدون مستشعر؟ إن تدوير محرك باستخدام خوارزمية مكونة من 6 خطوات بدون مستشعر يعني ضمنًا القدرة على اكتشاف إشارة BEMF بشكل صحيح، وتسريع المحرك، و مزامنة الدوار مع خوارزمية التحكم. يكمن القياس الصحيح لإشارات BEMF في التصميم الفعال لشبكة استشعار BEMF (انظر القسم 2.1). الهدف المجلدtagه (المجلدtagيعتمد وضع القيادة الإلكتروني) أو التيار (وضع القيادة الحالي) أثناء تسلسل بدء التشغيل على معلمات المحرك. تعريف (وفي النهاية مدته) للمجلدtagتعد المرحلة الإلكترونية/الحالية أثناء خطوات المحاذاة والتسارع والتحول ضرورية لإجراء ناجح (انظر القسم 3).
في النهاية، تعتمد مزامنة الدوار والقدرة على زيادة سرعة المحرك حتى السرعة المقدرة على تحسين تردد PWM، وعتبات BEMF، وفترة إزالة المغناطيسية والتأخير بين اكتشاف التقاطع الصفري وتخفيف الخطوة، كما هو موضح في القسم 3.2.
ما هي القيمة الصحيحة لمقسم المقاومة BEMF؟
يجب على المستخدم أن يدرك أن القيمة الخاطئة لمقسم مقاومة BEMF قد تؤدي إلى إزالة أي فرصة لقيادة المحرك بشكل صحيح. لمزيد من التفاصيل حول كيفية تصميم شبكة استشعار BEMF، راجع القسم 2.1.
كيف يمكنني تكوين إجراء بدء التشغيل؟
- لتحسين عملية بدء التشغيل، يوصى بزيادة مدة كل خطوة من مرحلة المراجعة إلى عدة ثوانٍ. من الممكن بعد ذلك فهم ما إذا كان المحرك يتسارع بشكل صحيح، أو عند أي سرعة/خطوة من إجراء الحلقة المفتوحة يفشل.
- لا يُنصح بتسريع محرك عالي القصور الذاتي بحركة شديدة الانحدارamp.
- إذا كان المجلد الذي تم تكوينهtagالمرحلة الإلكترونية أو المرحلة الحالية منخفضة جدًا، ويتوقف المحرك. إذا كان مرتفعًا جدًا، يتم تشغيل التيار الزائد. زيادة الحجم تدريجيًاtagالمرحلة الإلكترونية (المجلدtagوضع القيادة الإلكتروني) أو التيار (وضع القيادة الحالي) أثناء خطوات المحاذاة والتسارع يسمح للمستخدم بفهم نطاق عمل المحرك. في الواقع، فإنه يساعد على العثور على الأمثل.
- عندما يتعلق الأمر بالتبديل إلى عملية حلقة مغلقة، يجب تقليل مكاسب PI في البداية لاستبعاد فقدان التحكم أو عدم الاستقرار بسبب حلقة السرعة. في هذه المرحلة، يعد التأكد من تصميم شبكة استشعار BEMF بشكل صحيح (انظر القسم 2.1) والحصول على إشارة BEMF بشكل صحيح أمرًا بالغ الأهمية. يمكن للمستخدم الوصول إلى قراءة BEMF، ورسمها في Motor Pilot (انظر الشكل 20) عن طريق تحديد السجلات المتوفرة BEMF_U وBEMF_V وBEMF_U في قسم رسم ASYNC بالأداة. بمجرد أن يصبح المحرك في حالة التشغيل، يمكن تحسين مكاسب وحدة التحكم في حلقة السرعة. لمزيد من التفاصيل أو تحسين المعلمة، راجع القسم 3 والقسم 3.2.
ماذا يمكنني أن أفعل إذا لم يتحرك المحرك عند بدء التشغيل؟
- عند بدء التشغيل، حجم متزايد خطيًاtagه (المجلدtagيتم توفير وضع القيادة الإلكتروني) أو التيار (وضع القيادة الحالي) للمراحل الحركية. الهدف هو محاذاته في موضع معروف ومحدد مسبقًا. إذا كان المجلدtage ليست عالية بما فيه الكفاية (خاصة مع المحركات ذات ثابت القصور الذاتي العالي)، ولا يتحرك المحرك ويفشل الإجراء. لمزيد من المعلومات حول الحلول الممكنة، راجع القسم 3.1.1.
ماذا يمكنني أن أفعل إذا لم يكمل المحرك مرحلة التسارع؟
كما هو الحال في مرحلة المحاذاة، يتم تسريع المحرك في حلقة مفتوحة من خلال تطبيق حجم متزايد خطيًاtagه (المجلدtagوضع القيادة الإلكتروني) أو التيار (وضع القيادة الحالي) إلى المراحل الحركية. القيم الافتراضية لا تأخذ في الاعتبار الحمل الميكانيكي المطبق في نهاية المطاف، أو أن ثوابت المحرك ليست دقيقة و/أو معروفة. لذلك، قد تفشل عملية التسارع بسبب توقف المحرك أو حدث التيار الزائد. لمزيد من المعلومات حول الحلول الممكنة، راجع القسم 3.1.2.
لماذا لا يتحول المحرك إلى حلقة السرعة المغلقة؟
إذا تسارع المحرك بشكل صحيح إلى السرعة المستهدفة لكنه توقف فجأة، فقد يكون هناك خطأ ما في تكوين عتبة BEMF أو مكاسب وحدة التحكم PI. راجع القسم 3.1.3 لمزيد من التفاصيل.
لماذا تبدو حلقة السرعة غير مستقرة؟
من المتوقع زيادة ضوضاء القياس مع السرعة لأنه كلما زادت السرعة، انخفض عدد BEMF sampاختبارات الكشف عن التقاطع الصفري، وبالتالي دقة حسابه. ومع ذلك، قد يكون عدم الاستقرار المفرط في حلقة السرعة أيضًا أحد أعراض عتبة BEMF الخاطئة أو مكاسب PI التي لم يتم تكوينها بشكل صحيح، كما هو موضح في القسم 3.1.3.
- كيف يمكنني زيادة السرعة القصوى التي يمكن الوصول إليها؟
عادةً ما تكون السرعة القصوى التي يمكن الوصول إليها محدودة بعدة عوامل: تردد PWM، وفقدان التزامن (بسبب فترة إزالة المغناطيسية المفرطة أو التأخير الخاطئ بين اكتشاف التقاطع الصفري وتبديل الخطوة)، وعتبات BEMF غير الدقيقة. لمزيد من التفاصيل حول كيفية تحسين هذه العناصر، راجع القسم 3.2.1 والقسم 3.2.3 والقسم 3.2.4 والقسم 3.2.5.
لماذا يتوقف المحرك فجأة عند سرعة معينة؟
من المحتمل أن يكون ذلك بسبب تكوين عتبة BEMF غير الدقيق لـ PWM. راجع القسم 3.2.5 لمزيد من التفاصيل.
تاريخ المراجعة
الجدول 2. تاريخ مراجعة الوثيقة
| تاريخ | إصدار | التغييرات |
| 24 نوفمبر 2023 | 1 | الإصدار الأولي. |
إشعار هام – اقرأ بعناية
تحتفظ شركة STMicroelectronics NV والشركات التابعة لها ("ST") بالحق في إجراء تغييرات وتصحيحات وتعزيزات وتعديلات وتحسينات على منتجات ST و/أو هذه الوثيقة في أي وقت دون إشعار. يجب على المشترين الحصول على أحدث المعلومات ذات الصلة بمنتجات ST قبل تقديم الطلبات. تُباع منتجات ST وفقًا لشروط وأحكام البيع الخاصة بشركة ST السارية وقت إقرار الطلب.
يعتبر المشترون مسؤولين بشكل كامل عن اختيار منتجات ST واختيارها واستخدامها، ولا تتحمل شركة ST أي مسؤولية عن مساعدة التطبيق أو تصميم منتجات المشترين.
لا يتم منح أي ترخيص، صريحًا أو ضمنيًا، لأي حق من حقوق الملكية الفكرية من قبل شركة ST هنا.
يعتبر المشترون مسؤولين بشكل كامل عن اختيار منتجات ST واختيارها واستخدامها، ولا تتحمل شركة ST أي مسؤولية عن مساعدة التطبيق أو تصميم منتجات المشترين.
لا يتم منح أي ترخيص، صريحًا أو ضمنيًا، لأي حق من حقوق الملكية الفكرية من قبل شركة ST هنا.
إن إعادة بيع منتجات ST بأحكام مختلفة عن المعلومات الواردة هنا يؤدي إلى إبطال أي ضمان تمنحه شركة ST لهذا المنتج.
ST وشعار ST هما علامتان تجاريتان لشركة ST. لمزيد من المعلومات حول العلامات التجارية لشركة ST، راجع www.st.com/trademarkس. جميع أسماء المنتجات أو الخدمات الأخرى هي ملك لأصحابها.
تحل المعلومات الواردة في هذه الوثيقة محل المعلومات المقدمة مسبقًا في أي إصدارات سابقة من هذه الوثيقة.
© 2023 STMicroelectronics – جميع الحقوق محفوظة
ST وشعار ST هما علامتان تجاريتان لشركة ST. لمزيد من المعلومات حول العلامات التجارية لشركة ST، راجع www.st.com/trademarkس. جميع أسماء المنتجات أو الخدمات الأخرى هي ملك لأصحابها.
تحل المعلومات الواردة في هذه الوثيقة محل المعلومات المقدمة مسبقًا في أي إصدارات سابقة من هذه الوثيقة.
© 2023 STMicroelectronics – جميع الحقوق محفوظة
المستندات / الموارد
 |
STMicroelectronics STM32 Motor Control SDK 6 Step Firmware Sensor أقل معلمة [بي دي اف] دليل المستخدم STM32 التحكم في المحرك SDK 6 خطوات مستشعر البرامج الثابتة أقل معلمة، التحكم في المحرك SDK 6 خطوات مستشعر البرامج الثابتة أقل معلمة، مستشعر البرامج الثابتة خطوة أقل معلمة، مستشعر البرامج الثابتة معلمة أقل، مستشعر أقل معلمة، معلمة أقل، معلمة |
