Súčiastka riadiacej jednotky: regulátory PI, zisk a šírka pásma
Keď pridávate plyn, neovládnete napätie, ale krútiaci moment, a teda prúd. Regulátor musí zabezpečiť, aby skutočný prúd v motore zodpovedal tejto hodnote, napriek zmene rýchlosti, klesajúcej úrovni batérie a zahrievaniu motora. Túto úlohu zveruje regulačnej slučke prúdu, ktorá je postavená okolo regulátorov nazývaných PI. Ich nastavenie rozhoduje o tom, či motor bude plynulý a presný, alebo bude vydávať zvuky, vibrovať alebo reagovať pomaly.
Dôležité informácie
- Regulátor porovnáva namerané prúdové hodnoty s nastavenou hodnotou a upravuje aplikované napätie, aby skorigoval rozdiel.
- Termín proporcionálny okamžite reaguje na odchylku; termín integračný eliminuje odchylku, ktorá pretrváva.
- Dobrý výkon sa vypočítava na základe odporu a indukčnosti motora.
- Príliš rýchla frekvencia jazdy sa stáva nestabilnou a hlučnou; príliš pomalá frekvencia jazdy spôsobuje, že motor je slabý a nepresný.
Úloha prúdového obvodu
V vektorovom riadení sa regulujú dva prúdy: prúd q, ktorý vytvára krútiaci moment, a prúd d, ktorý sa udržiava na nule alebo sa používa na demagnetizáciu. Každá os má svoj vlastný regulátor. V každom časovom úseku regulátory prijímajú rozdiel medzi požadovanou hodnotou a nameranou hodnotou a vypočítajú napätie, ktoré je potrebné aplikovať.
P ako proporcionálne
Termín "proporcionálne" aplikuje korekciu úmernú odchylke: väčšia odchylka znamená väčšiu korekciu. Reaguje okamžite. Samotné, však, ponecháva malú, trvalú odchylku, pretože je potrebná určitá odchylka, aby mohlo fungovať. A ak je jeho zosilnenie príliš vysoké, dochádza k prekompenzácii: prúd osciluje okolo požadovanej hodnoty.
I ako celistvý
Termín "integrál" kumuluje odchýlku v priebehu času. Kým existuje aj len malá odchýlka, jej korekcia sa zvyšuje, až kým ju úplne neodstráni. Práve tento parameter kompenzuje, napríklad, napätie generované motorom počas otáčania, ktoré sa zvyšuje s rýchlosťou. Ak je príliš vysoký, môže spôsobiť prekročenia a pomalé oscilácie.
Vypočítať výkon motora
Navinutie motora sa z hľadiska prúdového obvodu správa ako rezistor zapojený sériovo s induktanciou. To umožňuje systematické nastavenie:
- vyberieme požadovanú rýchlosť cyklu a jeho šírku pásma;
- Zisk v priamej úmere sa rovná indukčnosti vynásobenej touto šírkou pásma
- Celkový zisk je rovný odporu súčinu s danou šírkou pásma.
S tout týmto nastavením, regulátor presne kompenzuje správanie vinutia a prúd sleduje nastavenú hodnotu s požadovanou rýchlosťou, bez prekračovania. Práve preto detekcia motora meria odpor a indukčnosť: z týchto údajov sa odvodzujú ďalšie optimalizácie.
Aká je maximálna bezpečná rýchlosť?
Chceme dosiahnuť čo najrýchlejší priebeh. Avšak, tento priebeh je obmedzený frekvenciou, s akou riadiaca jednotka meria a koriguje, teda frequenciou pulzného šírenia (PWM), a tiež oneskoreniami merania a výpočtov. V praxi udržiavame šírku pásma riadiacej slučky výrazne pod touto frekvenciou. Ak je šírka pásma príliš vysoká, riadiaca slučka sa stáva nestabilnou: motor vydáva pískavé zvuky, prúd kolíše a riadiaca jednotka môže sa aktivovať ochrana proti preťaženiu.
Keď dochádza k nedostatku napätia: dochádza k saturácii
Pri vysokých rýchlostiach môže regulátor požadovať vyššie napätie, ako to, čo batéria dokáže dodať. Aplikované napätie dosiahne svoj limit, prúd už nedokáže držať krok a integračný člen naďalej akumuluje odchylku. Keď sa situácia uvoľní, táto akumulácia spôsobí trhanie. Seriózne regulátory preto obmedzujú akumuláciu počas saturácie: toto je funkcia "anti-preťaženie" integračného člena. Práve v tejto oblasti sa tiež používa zníženie magnetického toku.
Smyčky okolo obvodového prúdu
Elektrický obvod je najrýchlejší a najvnútornejší. Ďalšie obvody, ktoré sú pomalšie, môžu na ňom vychádzať:
- zmeňová slučka, ktorá nastavuje požadovaný prúd na udržanie určitej rýchlosti (regulátor rýchlosti, obmedzovač);
- zdieľaná polohová slučka, určená pre roboty a akčné prvky;
- obmedzovače, ktoré znižujú nastavenú hodnotu v závislosti od teploty alebo napätia batérie.
Na elektrickej kolobežke zvyčajne ovládač priamo riadi požadovaný prúd: to vytvára pocit priameho a kontrolovateľného krútiaceho momentu.
Často kladené otázky
Prečo môj motor po manuálnom nastavení vydáva taký silný zvuk?
Pravdepodobne ide o príliš rýchlu osciláciu prúdu alebo o nastavenie parametrov, ktoré neodpovedajú motoru. Prúd osciluje na vysokej frekvencii a spôsobuje vibrácie vinutí. Vrátenie sa k hodnotám ziskov vypočítaným pomocou kalibrácie zvyčajne tento problém vyrieši.
Je potrebné nastaviť zosilnenie manuálne?
Zriedkavo. Sú vypočítané na základe nameranej odporu a indukčnosti a vo väčšine prípadov sú správne. Upravujú sa len v prípade konkrétnej potreby a s možnosťou monitorovania prúdu.
Čo sa stane, ak sú nastavenia motora nesprávne?
Výsledky sú nesprávne vypočítané: obvod sa stáva buď príliš mäkkým, alebo nestabilným. To je jeden z dôvodov, prečo sa detekcia vykonáva znovu po výmene motora alebo fázových káblov.