Virtapiirin toiminta ohjaimessa: PI-säätimet, vahvistukset ja kaistanleveys

Kun kiihdytät, et määritä jännitettä, vaan vääntömomenttia, eli virtaa. Ohjainjärjestelmän on varmistettava, että moottorissa kulkeva todellinen virta vastaa tätä asetettua arvoa, huolimatta siitä, että nopeus muuttuu, akun varaus laskee ja moottori lämpenee. Tämä tehtävä on uskottu virransäätöpiirille, joka on rakennettu niin sanottujen PI-säätimien ympärille. Näiden säätimien säätö vaikuttaa merkittävästi siihen, onko moottorin toiminta pehmeää ja tarkkaa, vai onko se äänekäs, värisevä tai reagoiko se hitaasti.

Virtapiirin rooli

Vektorikannassa (commande vectorielle) säädetään kahta virtaa: q-virtaa, joka tuottaa vääntömomentin, ja d-virtaa, joka pidetään nollassa tai käytetään magneettivuon heikentämiseen. Jokaisella akselilla on oma säätimensä. Jokaisella kytkentäjaksolla säätimet vastaanottavat eron asetetun arvon ja mitatun arvon välillä ja laskevat säädettävän jännitteen.

P kuten suhteellinen

Proportionaalinen säätö kohdistaa korjauksen suoraan poikkeamaan: suuri poikkeama, suuri korjaus. Se reagoi välittömästi. Yksinään se kuitenkin jättää pienen, jatkuvan poikkeaman, koska sen on havaittava poikkeama, jotta se voi toimia. Jos sen vahvistus on liian suuri, se ylikorjaa: virta aaltoilee asetetun arvon ympärillä.

Kuten kokonaisvaltaisesti

Termi "integraali" laskee yhteen poikkeaman ajan kuluessa. Niin kauan kuin poikkeamaa on olemassa, vaikka se olisi pieni, sen korjaus kasvaa, kunnes se poistuu. Juuri tämä kompensoi esimerkiksi moottorin tuottaman jännitteen, joka kasvaa nopeuden myötä. Liian suuri arvo aiheuttaa ylityksiä ja hitaasti värähteleviä liikkeitä.

Laske moottorin tuottama teho

Moottorin käämityksen käyttäytyminen sähkövirran kulkureitin osalta on samanlainen kuin sarjaan kytketyn vastuksen ja induktanssin. Tämä mahdollistaa järjestelmällisen säätämisen:

• valitaan haluttu silmukan nopeus, sen kaistanleveys;
• Proportionaalinen vahvistus on induktanssin ja tämän kaistanleveyden tulo
• Kokonaismäärä on yhtä suuri kuin vastus kerrottuna kyseisellä kaistanleveydellä.

Avec ce choix, le régulateur compense exactement le comportement du bobinage, et le courant suit la consigne avec la rapidité choisie, sans dépassement. C'est pourquoi la détection du moteur mesure résistance et inductance : les gains en découlent.

Kuinka nopeaksi sen voi saada?

Haluamme mahdollisimman nopean ohjausjärjestelmän. Kuitenkin sen nopeus on rajoitettu sen mukaan, kuinka usein ohjain mittaa ja korjaa, eli kytkentätaajuuden, sekä mittaus- ja laskenta-aikoihin. Käytännössä ohjausjärjestelmän kaistanleveys pidetään selvästi kytkentätaajuutta alhaisempana. Jos kaistanleveys ylittää kytkentätaajuuden, ohjausjärjestelmästä tulee epävakaa: moottori alkaa vinkua, virta heittelee, ja ohjain voi lauketa ylivirran vuoksi.

Kun jännite on liian alhainen: ylikuormitus

Korkeilla nopeuksilla ohjain voi vaatia enemmän jännitettä kuin akku pystyy toimittamaan. Käytettävä jännite saavuttaa maksiminsa, virta ei enää kasva, ja integraalinen termi jatkaa eron kertymistä. Kun tilanne muuttuu, tämä kertyminen aiheuttaa nykäyksen. Laadukkaat ohjaimet rajoittavat tätä kertymää ylikuormitustilanteissa: tämä on integraattorin "ylikuormitussuoja". Juuri tällä alueella käytetään myös kentän heikennystä.

Virrat kulkevat silmukoita pitkin

Virtapiiri on nopein ja sisäisin. Muut, hitaammat virtapiirit voivat hyödyntää sitä:

• nopeusanturi, joka asettaa virranrajoituksen halutun nopeuden ylläpitämiseksi (nopeuden säätö, nopeuden rajoitus);
• asentotietojen silmukka, robotiikkaan ja toimilaitteisiin;
• rajoittimet, jotka alentavat asetettua tehoa akun lämpötilan tai jännitteen mukaan.

Sähköpotkulaudassa kaasutin ohjaa yleensä suoraan virran määrää: tämä antaa ajokokemukseen selkeän ja säädettävän vääntömomentin tunteen.