W jaki sposób koło silnika osiąga precyzyjną kontrolę pozycji i prędkości?

1. Za pomocą koderów i czujników:

Kodery i czujniki są kluczowymi elementami kół silnikowych i służą do monitorowania pozycji i prędkości kół w czasie rzeczywistym. Czujniki te mogą być enkodery optyczne, enkodery magnetyczne lub inne rodzaje czujników. Konwertują ruch mechaniczny na sygnały elektroniczne, zapewniając dokładne informacje zwrotne.

Kodery o wysokiej rozdzielczości zapewniają drobniejsze pomiary pozycji i dlatego są ważne dla zastosowań wymagających kontroli o wysokiej precyzji. Wybór czujnika musi wziąć pod uwagę warunki środowiskowe, trwałość i dokładność.

2. Kontroler PID:

Kontroler PID jest algorytmem kontrolnym powszechnie stosowanym do kół silnikowych. Opiera się na trzech parametrach sterowania: proporcjonalnym, całkowym i różnicowym i dostosowuje wyjście koła silnika zgodnie z błędem między rzeczywistą zmierzoną wartością a ustaloną wartością. Algorytm ten jest w stanie szybko reagować na zmiany i zbiegać się do pożądanej pozycji lub prędkości.

Parametr proporcjonalny kontroluje szybką odpowiedź systemu na błędy, parametr całkowy służy do obsługi błędów trwałych, a parametr różnicowy służy do zmniejszenia oscylacji. Dostosowanie tych parametrów jest kluczem do osiągnięcia precyzyjnej kontroli.

3. Planowanie i interpolacja trajektorii:

W niektórych aplikacjach koła silnikowe muszą poruszać się wzdłuż określonych trajektorii lub wykonywać złożone ruchy interpolacji, takie jak planowanie ścieżki dla robotów. Wymaga to, aby system sterowania był w stanie generować i wykonywać precyzyjne trajektorie. Algorytmy planowania trajektorii rozkładają ścieżkę docelową do szeregu punktów drogowych i obliczają pozycję i prędkość każdego punktu.

Algorytmy interpolacji mogą być stosowane do wygładzania trajektorii i upewnienia się, że ruch koła silnika wzdłuż ścieżki jest ciągły, unikając w ten sposób niepotrzebnych wstrząsów i oscylacji.

4. Kontrola sprzężenia zwrotnego w pętli zamkniętej:

Koła silnikowe zazwyczaj wykorzystują system sterowania sprzężeniem zwrotnym w pętli zamkniętej, aby zapewnić dokładną kontrolę pozycji i prędkości. Kontroler nieustannie monitoruje rzeczywistą pozycję i prędkość i porównuje je z ustalonymi punktami. Jeśli wystąpi błąd, kontroler automatycznie dostosuje wyjście koła silnika, aby poprawić błąd.

Ten mechanizm kontroli sprzężenia zwrotnego może obsługiwać zakłócenia i zmiany zewnętrzne, zapewniając stabilność i dokładność systemu.

5. Kontroler o wysokiej wydajności i sprzęt:

Wydajność kontrolera i moc obliczeniowa mają kluczowe znaczenie dla precyzyjnej kontroli. Kontrolery o wysokiej wydajności mogą szybciej wykonywać algorytmy i zapewniać bardziej precyzyjne reakcje zwrotne. Wybór sprzętu jest również ważny, ponieważ wpływa na szybkość odpowiedzi i dokładność kontroli systemu.

Niektóre aplikacje mogą wymagać systemu operacyjnego w czasie rzeczywistym (RTOS), aby zapewnić kontrolę w czasie rzeczywistym i niezawodną kontrolę.

6. Rekompensata obciążenia i tarcia:

Obciążenie i tarcie koła silnika mają pewien wpływ na kontrolę położenia i prędkości. Niektóre zaawansowane systemy sterowania mają funkcje kompensacji obciążenia, które mogą automatycznie dostosować wyjście koła silnika zgodnie ze zmianami obciążenia, aby zapewnić stabilny ruch.

Kompensacja tarcia jest również ważna, ponieważ tarcie wpływa na spowolnienie i przyspieszenie koła silnika.

7. Koder z precyzją:

W przypadku aplikacji wymagających wyjątkowo precyzyjnej kontroli mogą być wymagane enkodery precyzyjne. Te kodery zapewniają więcej punktów pomiaru pozycji, umożliwiając systemowi sterowania dokładniejszym śledzeniem ruchu koła silnika. Dysponujące enkodery zwykle mają wyższą liczbę linii, zapewniając bardziej szczegółową rozdzielczość pozycji.

Qihang QH-Sym5-750 (26) 750W, 26-calowy silnik skuter jednokołowych