Hallo, Zur Zeit arbeite ich an einer BLDC Positionier Steuerung mitsamt Encoder. Soweit läuft alles. Der BLDC läuft zur Zeit Zwangskommutiert durch die Sinustabelle sehr ruhig und ruckelfrei. Der Encoder gibt die Lage des Motors in 12 Bit aus, soweit so gut. Mein einziges Verständnisproblem ergibt sich aus dem Zusammenspiel von beidem. Konkret denke ich daran, die Sinustabelle bzw das Vielfache davon mit dem Encoder zu synchronisieren. Dadurch würde korrekt kommutiert werden, jedoch bin ich mir unsicher, wie ich nun dem Motor sagen kann, er soll in die eine oder andere Richtung fahren. Könnte ich das Ganze durch einen variablen Offset in der Tabelle lösen, welcher die Sinustabelle dann voreilen lassen würde? Oder habe ich da eventuell Probleme durch eine geringe nicht-Linearität des Encoders, sprich: der Motor rollt einfach langsam los, weil Encoder und Tabelle an einigen Stellen nicht genau genug synchron laufen? Oder gibt es da ganz andere Ansätze? Erstmal Vielen Dank!
Lookuptables (Rotorwinkel, naechster Ausgabewinkel) fuer beide Drehrichtungen. Dann einfach schauen, welche Richtung du haben willst, was der aktuelle Winkel ist und dann einfach die passende Ausgabe auswaehlen. Das ganze kannst du fuer hohe Drehzahlen relativ grob machen (1-3Grad) und natuerlich auch drehzahlabhaengig Werte ueberspringen. Fuer sehr geringe Drehzahlen kannst du zwischen den einzelnen Eintraegen interpolieren und so neue Werte erzeugen.
Wenn der Encoder absolute Daten über eine serielle Schnittstelle liefert sind diese direkt mit der Tabelle verküpfbar, wenn beide die gleiche Einteilung haben(z.B. je Grad einen Tabellenwert). Falls es nur eine ABZ-Schnittstelle ist, muss die Position und Richtungsänderung gezählt werden. Es gibt hier ( http://www.gb97816.homepage.t-online.de/index.htm ) ein gutes Beispiel wie ein Motor mit dem 1-Chip Encoder iC-MH8 arbeitet und welche Ergebnisse erzielt werden. Der iC-MH8 ( http://ichaus.de/product/iC-MH8 ) kann auch die Kommutierungssignale UVW abgeben und entweder ABZ, Sinus/Cosinus oder die absolute Position mit 12 Bit ausgeben.
Moin, hast du mal Feldorientierte Regelung in Betracht gezogen? Wenn du schon die genaue Position hast, dann kannst du mit präzise, Drehmoment, Drehzahl und Position regeln. Dazu siehst du dir die SVPWM an, findest auch einige Beiträge im Forum dazu. Dann siehst du dir mal die d/q-Transformation auf Wikipedia an. Damit kannst du dann die Innere Stromregel Schleife aufbauen. Dann darüber die Drehzahl regeln und ganz außen machst du die Positionsregelung. Alles andere ist gebastelt, was bei geringer Rechenleistung durch aus legitim ist. Wenn du's unbedingt mit der Sinustabelle machen willst/musst, nimm die Rotorlage (viel mehr die Flusslage also der Winkel in dem die N-S Strecke deiner Permanentmagneten liegt) und lasse deine Sinustabelle 90° voreilen. Jenach dem ob du im Stillstand 90° nach rechts vom Fluss gehst oder nach Links gibst du die Drehrichtung vor. Aber bitte implementiere wenigstens eine U/f Kennlinie damit deine Maschine keine Heizung wird. Gruß Tec
Vielen Dank für die Tipps! @Horst: Ich setze derzeit auf Absolutencoder von AMS, welche zur Zeit nicht dein genanntes Feature besitzen. Daher werde ich wohl vorerst anders arbeiten müssen. @Tec: Danke erstmal. Ich hatte zuerst auch über eine FOC nachgedacht, zumal es eine recht gute AppNote von Microsemi gibt: http://www.actel.com/documents/SF_FOC_PMSM_HALL_UG.pdf Leider habe ich mir auf der Hardware den Zugang zu den Motorphasen versperrt und kann daher dort weder Strom noch Spannung messen. Zudem bin ich rechentechnisch zur Zeit etwas knapp an Leistung. Somit sind vorerst meine Möglichkeiten begrenzt. Ich werde allerdings nach den ersten Gehversuchen die FOC in einer neuen Hardware realisieren. Bis jetzt habe ich nur: 12 Bit (Absolut)encoder und meine Sinustabelle mit 3rd Harmonic. Mein Verständnisproblem ist folgendes: Nehmen wir theoretisch an: Ich habe einen 12 Bit Encoder, eine 12 Bit Sinustabelle, die aufgrund des Motors, welcher 7 Magnetpaare hat, dementsprechend 7 mal durchlaufen wird für 360°. Nun möchte ich meine 7x12Bit Sinustabelle durchlaufen lassen. Dementsprechend will ich nicht unbedingt den Encoder an die Tabelle 1 zu 1 koppeln, sondern die kompletten 28672 Schritte pro Umdrehung durchlaufen lassen. Wäre es falsch gedacht, den Code so aufzubauen, dass folgendes gilt: Solange Sinustabelle und Encoder einen gewissen maximalen Abstand einhalten, so lange eilt die Sinustabelle 90 elektrische Grad dem Encoder voraus. Sollte der Motor eine wechselnde Last erfahren und damit nicht folgen können, so gilt: Sinustabelle = Encoder + 90° Voreilung? Und könnte ich ferner (ja ich weiß, Bastelei), den Abstand zwischen Encoder und Sinustabelle durch einen Regler schieben und bei Vergrößerung des Abstands die Stromstärke im Motor erhöhen? Der Motor wuerde aufgrund seines Innenwiderstands kein Heizofen werden. Ich habe bei dem Encoder derzeit knapp 1 KHz Sample Rate bei max. 100rpm, die der Motor drehen soll. Somit hätte ich theoretische genug Messwerte, um das zu versuchen. Oder liege ich da völlig falsch? Es ist für mich die erste BLDC Steuerung, welche Positionieren und nicht nur sich drehen soll.
Zum oben genannten: Die LUT würde dann über einen variablen Wert hochgezählt werden, welcher sich aus der Soll/Ist-Position des Motors zum Zielwinkel berechnet. Der Encoder würde somit nur dazu dienen, dass die LUT dem Motor nicht davonrast durch oben genannte Maßnahmen.
Moin, dieses ganze If then else gedöns mit der Sinustabelle vergiss ganz schnell. 1. Kannst du wenigstens die gesamt Stromaufnahme messen? 2. Zur Drehfeldregelung. Du nimmst IMMER einen Werte 90° links oder rechts von deiner Rotorlage, alles andere macht aus deinem Motor eine Heizung( und der Innenwiderstand der Wicklung ist der Heizkörper. 3. Du hast eine Sollposition, die vergleichst du mit der Istposition -> PI Regler und dessen Ausgang vergleichst du als Drehzahl gesehen mit der Aktuellen Drehzahl. Das gibste auf nen weiteren PI Regeler der Ausgang des PI Reglers ist die Amplitude deines Sinus und das Vorzeichen des Regler aus gangs sagt links oder rechts 90° der Rotorlage ist dein Sinus. Wenn du das machst regelst du im inneren Kreis zwar nur die Spannung da die aber aufgrund der geringen Drehzahl und der wahrscheinlich kleinen Induktivität des Motors erst mal relativ gut dem Strom entspricht ist das OK. ggf. musst du bei höheren Drehzahlen, Drehzahl abhängig sogar mehr als 90° voreilen um die Wiklungsinduktivität zu kompensieren was sonst der Stromregler tun würde das kann man mit Kenntnis der Wicklingsinduktivität und des Wicklingswiderstandes vorsteuern. Gruß Tec
Soweit so gut. Leider bin ich auf meiner Hardware nicht in der Lage, den Strom zu messen, da noch andere Motoren Strom ziehen werden. Ich habe erstmal einige Tests gemacht und der Motor läuft eigentlich ganz sauber. Trotzdem habe ich Verständnisfragen: Ohne eine ordentliche FOC muss ich eine Sinustabelle einbauen. Woran orientiert sich, wieviel Auflösung diese bekommen soll? Bei 12 Bit Encoder wäre es sinnlos mehr als 4096 "Schritte" pro Motorumdrehung zu haben,oder? Aber wie dimensionier ich das am Besten? Soviel wie ich an Speicherplatz opfern kann und der Encoder Auflösung hat? Und wenn der Motor im Stillstand trotzdem ein Haltemoment aufweisen soll, wie würde man sowas dann umsetzen? Sprich: Zum Beispiel bei Direct-Drive Positionierung? Die Fragen stell ich nur, um das Thema danach besser verstanden zu haben. Vielen Dank!
Moin, Das du den Strom nicht messen kannst ist erst mal nicht die Hürde. Was die Sinustabelle angeht würde ich aus Resourcen und Geschwindigkeits Gründen den Folgenden Artikel mit der Implementierung aus dem unteren Thread empfehlen. http://www.mikrocontroller.net/articles/Frequenzumrichter_mit_Raumzeigermodulation Beitrag "SVPWM mit LPC1769" Damit nutzt du für deine 3-Phasen Sinus Spannung deine komplette Versorgungsspannug aus. Dann würde ich mir aus dem Encoder den Winkel bestimmen gern als 0-4095 = 0 - 2*PI und damit gehste in die SVPWM. Was die Genauigkeit der Tabelle angeht, glaube ich das der Algo aus dem Thread das mit CORDIC gemacht hat, dann hätteste volle Genauigkeit. bin mir aber nicht sicher. Was das HalteMoment angeht. Folgendes Beispiel: Du bingst Drehmoment X auf die Welle auf dann muss der Motor folglich -X leisten, dafür benötigt er einen Stromvektor senkrecht zur Rotorlage (was du ja nach der beschriebenen Methode immer hast) in dir Richtung -, wenn wir sagen + ist CW und - ist CCW dann bedeutet das, Das Drehmoment X wirkt nach links also muss dein Strom Rechtsrum um 90° voreilen. Du hast jetz halt nur Gleichstrom durch die Wicklungen. Aber wie kompensieren die Regler das Drehmoment: Gehen wir vom stationären Zustand aus. Du bist auf Sollposition -> dein Positionsfehler(Schleppfehler in den Büchern) ist quasi 0, damit gibt der Positionsregler eine Drehzahl von 0 vor denn erwill ja an der Position Bleiben. Damit dein Drehzahlregler seinen Sollwert von 0 Umdrehungen einhalten kann muss er eine Spannung nach rechts um 90° voreilend stellen mit einer Amplitude die genug drehmoment erzeugt damit das moment X ausgeglichen wird. Das übernimmt der I Anteil des PI Drehzahl Reglers der hat nähmlich auf Grund eines vorherigen Fehlers, der sich zwangsläufig einstellt, wenn er nicht dagegen geht. den Stellwert für die Spannungsamplitude bereits erhöht. Dynamisch bedeutet dis fälls Drehmoment X weg, Dreht dein Motor in CCW Richtung los, die Position und Drehzahl weichen in CCW Richtung ab und der Positionsregler gibt aufgrund des Schleppfehlers eine Drehzahl im Uhrzeigersinn vor, da sich der Antrieb Gegen den Uhrzeigersinn dreht, ist der Fehler für den Drehzahl regler noch größer weil er ja vom Positionsregler w in CW gesagt bekommt. -> ergibt ein eie Spannung links 90° in CW richtung mit ordentlich Amplitude vor. Bis wider die Sollwpostition erreicht ist und und sich wider der stationäre Zustand einstellt. Bildlich, wenn du einen Helbel ander Welle hast. Und drückst den nach CW dann kannst du das etwas aber der Antrieb baut Drehmoment auf und hält gegen wenn wer mehr Drehmoment hat als du aufbringst dann erreicht er wieder seine Sollposition. Lässt du schnell loss wird der Hebel leicht überschwingen und dann wieder auf Postion sein. Vorraus gesetzt die Regler sind alle gut eingestellt. hält er sauber die Position. Und wird sich an einem Virtuellen Master(laufender Postitionswert) wie ein Schrittmotor verhalten. Das ist dann bis auf die kompensation des Stromwinkels eine saubere ServoRegeleung wie sie ein moderner Antriebsumrichter macht. PS: Fange doch erst mal so an das du die SVPWM übernimmst und ein Drehmoment stellen kannst. Also bei Positivem Eingang stellst du eine proportionale Spannungsamplitude die nach rechts 90° dem Rotor voreilt. und bei Negativ eben links mit ebenso einer Amplitude. Dann kannste anfangen die Drehzahl aus der Positionsänderung zu bestimmen und den Drehzahl regelkreis Aufbauen und einstellen. Und dann erst den Postions kreis. Gruß Tec
Hallo nochmal, Ich hatte bis vor einigen Tagen noch keine Zeit zur Umsetzung, jedoch ergibt sich für mich nun das nächste Problem bei der Drehzahlberechnung: Ich arbeite wie oben genannt mit einem Absolutencoder. Dieser springt bei einem Messwert immer zwischen zwei Werten hin und her. Zudem liefert er die Messwerte mit "nur" 1KHz. Hierdurch kann ich nicht wie bei einem inkrementalgeber einfach die Zeitabstände zwischen den Impulsen messen und daraus die Drehgeschwindigkeit errechnen. Der Motor soll zudem einen sehr langsamen Drehbereich haben (zwischen 5-90rpm). Der Encoder misst die Umdrehung in 12Bit. Mir fällt nur ein, jeden zehnten Messwert mit dem Ersten zu vergleichen und dann diese Differenz zur Drehzahlberechnung zu verwenden. Ich bin mir jedoch nicht sicher, ob man das so machen kann. Denn die Positionregelung findet mit 100Hz statt und wird von äußeren Sensoren geregelt. Das Verwenden von 10 Messwerten zur Drehzahlregelung würde dann nur noch mit 100Hz stattfinden. Ich bin mir eigentlich sicher, dass die innere Regelungen wesentlich schneller stattfinden sollte als die Äußere Regelung, oder liege ich da falsch? Wäre gut, wenn es dafür noch einen eleganteren Weg geben würde. Gruß, Der MotorMann
Hi, warum willste jeden 10. Postionswert nur auswerten. Für die Drehzahl nimmst du die Differenz der letzten Position zur neuen Position und das immer fertig, da ist doch nix bei. Das das vllt. zappelt ist bei den Geschwndigkeiten erstmal nicht dein Problem sondern Problem des Reglers wenn der Robust genug eingestellt ist , also nicht so empfindlich, dann wird das gehen. Gruß Tec
Hi, Genau darin sehe ich das Problem (oder ist es garkeins?) : Nehmen wir an, dass der Motor mit 60 rpm dreht. Dies entspricht einer Umdrehung in 1 Sekunde, hierbei durchfährt er die 4096 Positionen. Somit würde bei 1 KHz zwischen jedem Wert nur eine Differenz von etwa 4 bleiben. Würde der Motor 30 rpm haben, so wäre die Differenz ungefähr 2. Bei 10 rpm würde ich allerdings nur noch eine Differenz von ~2/3 haben. Wie kann ich damit dann noch regeln oder habe ich das Konzept falsch verstanden? Gruß, MotorMann
Das ist bei den langsamen Drehzahlen schon ein Problem. Wenn dann würde ich die Werte durch ein IIR Filter 1. Ordnung jagen. Und das probeweise auf 5 Schritte Dimensionieren. Also: Drehzahl(k) = (Positionsdifferenz(k)/4096*1000Hz + 4* Drehzahl(k-1))/5 K ist der Schrittindex.
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