Стабилизация скорости вращения коллекторного двигателя

Матроскин · 25.01.2007 10:44:48

Вот значит есть такой вопрос. Нужно точно стабилизировать скорость вращения коолетороного двигателя постоянного тока. Двигатель имеет на валу датчик: диск с дырками и оптопара. Условие - стабильность чатоты вращения (фактически детонация) не больше 0,1%. У кого какие мысли?? Или сразу начинать ФАПЧ городить?? Хотелось бы решить на МК, например сравнивать частоту импульсов с датчика и тактовую частоту МК, а двигатель питать от имеющегося на борту AVR-а счетчика с PWM. Заодно на МК по-человечески реализуются функции управления, типа пуск-стоп, регулировка скорости в случае необходимости (Хех, как раз ФАПЧ и получается, только цифровая smile )

Dmitry · 25.01.2007 10:57:05

Матроскин пишет:

(Хех, как раз ФАПЧ и получается, только цифровая )

Сам себе и ответил wink

Может есть смысл перед тем как задавать вопрос сначала писать его на бумаге? (без обид).

Liv · 25.01.2007 11:35:46

Матроскин пишет:

Нужно точно стабилизировать скорость вращения коолетороного двигателя постоянного тока. ... как раз ФАПЧ и получается, только цифровая )

К задаче стабилизации скорости вращения коллекторного двигателя ФАПЧ не имеет никакого отношения. В общем случае регулятор такой: датчик скорости -> реальная скорость и требуемая скорость -> ПИ (ПИД) регулятор -> ШИМ. Это избитая тема, в сети куча материалов по данному вопросу.

Матроскин · 25.01.2007 13:47:51

Dmitry пишет:

Может есть смысл перед тем как задавать вопрос сначала писать его на бумаге? (без обид).

Может и есть smile Однако если общая идея вроде ясна, дальше начиниются моменты более интересные. Вот например

Liv пишет:

В общем случае регулятор такой: датчик скорости -> реальная скорость и требуемая скорость -> ПИ (ПИД) регулятор -> ШИМ.

О характеристике регулирования. ПИ (ПИД) регулятор. Нас учили, что применение ПИ регулятора позволяет достичь максимальной скорости реакции системы на команду без перерегулирования. Возможно в этом есть смысл.
Леонид, а почему вы говорите что ФАПЧ не имеет никакого отношения к регулировке числа оборотов?? Число оборотов - суть частота вращения, плюс ко всему датчик, измеряющий этот параметр, имеет выходной сигнал в виде импульсов, частота которых зависит напрямую от частоты вращения. Вот частоту имульсов с этого датчика и надо уравнять (с каким-то коэффициентом) с частотой задающего генератора. По-моему задача что ни на есть ФАПЧовая. Ведь какая в сущности разница, чем мы управляем? Двигателем или перестраиваемым генератором в синтезаторе частот? Нужно получить одинаковый результат в обоих случаях.

Потом другой момент: ПИ-ркгулятор - это интегратор и усилитель с каим-то значением Ку. В общем случае это 2 операционника. А ежели без них?? На МК? Видимо придется программу писать таким образом, чтобы передаточная характеристика цепи ОС в системе имела вид, такой же, как хар-тика ПИ регулятора... Вот это уже писец...

ЗЫ. Информации в сети может и много, но всегда приятно что-то сделать своими руками. Вообще говоря, разработка подобных систем - это как раз и есть моя прямая специальность.

Отредактировано Матроскин (25.01.2007 13:51:49)

Liv · 26.01.2007 02:25:13

Матроскин пишет:

а почему вы говорите что ФАПЧ не имеет никакого отношения к регулировке числа оборотов?

Ну, за уши притянуть ФАПЧ, пожалуй, можно. Но можно лишь говорить о ФАПЧ в отношении сигнала с датчика скорости. Сомневаюсь, что фазовый канал будет нормально работать. Для этого датчик скорости должен обладать малыми фазовыми шумами, как, например, тахогенератор ведущего узла "Вильмы" со 100-полюсным магнитом. Поэтому самое реальное - ПИ-регулятор по средней скорости.

Матроскин пишет:

Видимо придется программу писать таким образом, чтобы передаточная характеристика цепи ОС в системе имела вид, такой же, как хар-тика ПИ регулятора... Вот это уже писец...

Для ПИ и ПИД регуляторов, даже для аналоговых, самое сложное - подобрать коэффициенты. А реализовать ПИ регулятор в цифровом виде - это не такая сложная проблема. Работайте над информацией! У Вас же есть Интернет!

Матроскин пишет:

ЗЫ. Информации в сети может и много, но всегда приятно что-то сделать своими руками.

Так эта информация как раз и помогает делать что-то своими руками. Посмотрите application notes from Texas Instruments, там есть много информация по приводам и регуляторам, есть и готовые реализации на их DSP. Останется лишь переделать программу для другого процессора. Кое-что есть и на Atmel. Вообще, прежде чем задавать вопрос в форуме, нужно пересмотреть как можно больше информации в Интернет. А так Вы заставляете поиском заниматься других и давать Вам уже готовые ссылки. У меня практически каждый новый проект начинается с нескольких сотен мегабайт скачанной информации по нужной теме.

P.S. глагол "суть" - это множественная форма глагола "есть". В данном случае нужно писать "Число оборотов есть..."

Отредактировано Liv (26.01.2007 02:26:12)

Матроскин · 26.01.2007 10:28:40

Liv пишет:

Для ПИ и ПИД регуляторов, даже для аналоговых, самое сложное - подобрать коэффициенты. А реализовать ПИ регулятор в цифровом виде - это не такая сложная проблема. Работайте над информацией! У Вас же есть Интернет!

Интенета у меня - 150 метров на месяц, в это число входит и рабочий трафик. Поэтому экономлю, как могу, чтоб не лишиться возможности работать. Ну да ладно, это лирика.

У меня была вообще такая мысля.
1. Меряем частоту сигнала с датчика. (например, счетчиком с функцией захвата)
2. Сравниваем эталоном, и смотрим, насколько отличается.
3. Теперь, в зависимости от того насколько отличается, меняем скважность ШИМ (соответственно, чем больше отличается, тем сильнее ускоряемся или замедляем вращение). Характеистика регулирования, конечно, будет ломаной а не плавной, но все же. Есть только опасение.. Как избежать "болтанки" вокруг нужного значения скорости. Поскольку самое минимальное приращение скорости будет не бесконечно малым. Кстати, двигатель приводит во вращение весьма инерционный механизм. Он сам как интегратор.

Liv пишет:

Вообще, прежде чем задавать вопрос в форуме, нужно пересмотреть как можно больше информации в Интернет. А так Вы заставляете поиском заниматься других и давать Вам уже готовые ссылки...

вовсе не нужно заниматься поиском ради меня. Эту ветку я создал больше даже для получения подтверждения правильности собственных мыслей. Я же не просил типа "Дайте схему и исходник". Просто спросил, как можно это сделать. Мне в реале спрашивать совсем не у кого, вокруг только пара спецов по ремонту, да пацаны настраивающие компы. А на форуме я могу поговорить с людьми занимающимися разработкой. Есть еще препод, который у нас все это вел, но к нему если пойти, то он выдаст много лишней информации. Хотя может пару полезных формул и подкинет.

Liv пишет:

P.S. глагол "суть" - это множественная форма глагола "есть". В данном случае нужно писать "Число оборотов есть..."

Спасибо. А то у меня по русскому трояк был smile )

Liv · 26.01.2007 12:27:43

Матроскин

1. Меряем частоту сигнала с датчика. (например, счетчиком с функцией захвата)
2. Сравниваем эталоном, и смотрим, насколько отличается.
3. Теперь, в зависимости от того насколько отличается, меняем скважность ШИМ (соответственно, чем больше отличается, тем сильнее ускоряемся или замедляем вращение). Характеистика регулирования, конечно, будет ломаной а не плавной, но все же. Есть только опасение.. Как избежать "болтанки" вокруг нужного значения скорости. Поскольку самое минимальное приращение скорости будет не бесконечно малым. Кстати, двигатель приводит во вращение весьма инерционный механизм. Он сам как интегратор.

Пункт 3 как раз и представляет собой П-регулятор. В некоторых случаях и его хватает, но он имеет большое среднее значение погрешности регулирования. Для повышения точности нужно добавить интегральное звено, на выходе суммировать результаты П и И звеньев со своими коэффициентами. Посмотрите, например, документ spra284a.pdf от TI, там есть даже пример программы. Устойчивость систем автоматического регулирования - очень обширная тема. На практике всё сводится к выбору типа регулятора и подбору коэффициентов.

Матроскин · 26.01.2007 14:22:25

Леонид спасибо большое за ответ. TI-шный аппнот я скачал и на досуге обязательно поковыряюсь. Там правда про 3-фазный движок переменного тока, но это не важно, главное там есть алгоритм реализации интегрирующего звена.
У меня в пункте 3 описан не совсем П-регулятор, насколько я понимаю. "Чистый" П-регулятор имеет прямую характеристику регулирования с постоянным наклоном. Я предложил идею наклон этот менять, в зависимости от того насколько далеко мы находимся от нужного значения скорости. Вроде так. Но проблемы это не рашает до конца, интегрировать надо. В какой-то степени интегрировать будет сам объект управления, но этого может оказаться недостаточно.

Конечно круче всего регулирует ПИД, но это надо еще и производную вводить. Может потом заморочусь. Хочется решить задачу, путь даже для самообразования.

pantelei4 · 26.01.2007 15:28:55

Liv пишет:

Вообще, прежде чем задавать вопрос в форуме, нужно пересмотреть как можно больше информации в Интернет. А так Вы заставляете поиском заниматься других и давать Вам уже готовые ссылки.

Пусть задаёт, ато и почитать нечего будет. wink
Форум итак на кучке энтузизистов держится.
К сожалению по сабжу ничего умного сказать не могу, хотя управление и регуляторы моя главная спецуха.
ЗЫ. Подобные проги реализующие ПИ и ПИД алгоритмы управления для КР580 мы писали в качестве курсовых в конце 80х , естественно заведомо неработоспособные, кто их там проверял...

Liv · 28.01.2007 00:38:56

Вот пример от Atmel: AVR221: Discrete PID controller
www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2558.pdf
www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/AVR221.zip

Radiohobby Forum

Объявление

#1 25.01.2007 10:44:48

Стабилизация скорости вращения коллекторного двигателя

#2 25.01.2007 10:57:05

Re: Стабилизация скорости вращения коллекторного двигателя

#3 25.01.2007 11:35:46

Re: Стабилизация скорости вращения коллекторного двигателя

#4 25.01.2007 13:47:51

Re: Стабилизация скорости вращения коллекторного двигателя

#5 26.01.2007 02:25:13

Re: Стабилизация скорости вращения коллекторного двигателя

#6 26.01.2007 10:28:40

Re: Стабилизация скорости вращения коллекторного двигателя

#7 26.01.2007 12:27:43

Re: Стабилизация скорости вращения коллекторного двигателя

#8 26.01.2007 14:22:25

Re: Стабилизация скорости вращения коллекторного двигателя

#9 26.01.2007 15:28:55

Re: Стабилизация скорости вращения коллекторного двигателя

#10 28.01.2007 00:38:56

Re: Стабилизация скорости вращения коллекторного двигателя

Подвал форума