Progetto regolazione motore brushless

[g.schgor]

...forse mi conviene proseguire per la strada già intrappresa ...

Ma rischi di fare un modello non corrispondente alla realta' (quindi con risultati inutilizzabili...)

Vediamo: nell'anello di velocita' puoi sottrarre alla coppia motrice attuale il dato di "resistenza
alla torsione all'albero" e aggiungere dopo il blocco con la FdT del motore il blocco "costante di
tempo meccanica" ? In tal modo si dovrebbe tener conto del sistema meccanico trascinato dal
motore stesso. Cosa risulta?

Circa l'anello di posizione, ti pregherei di trasmettere lo schema a blocchi corrispondente (non
capisco cosa c'entri il derivatore, se e' un semplice regolatore tipo P).

La simulazione serve proprio a"mettere a punto" le prestazioni della regolazione, cercando
appunto l'ottimo, ma attenzione qui entra in ballo la possibile saturazione che puo' vanificare
il tutto (sarebbe quindi utile prevedere i limiti nella simulazione stessa).

[z.deby]

Lo schema a blocchi rappresentante solo il motore, da quanto mi aveva spiegato il mio proff, poteva essere così rappresentato:

da quanto ho potuto capire in riferimento al suo suggerimento, invece, ora dovrei ottenere uno schema a blocchi del tipo:

Con t_mecc= costante di tempo meccanica
Fr= resistenza alla torsione dell’albero
e dove la Fr va moltiplicata per lo spostamento ottenuto, prima di sottrarla alla coppia (considerando che l’unità di misura di Fr è Nm/rad, mi è sembrata la soluzione più corretta) Giusto??
Se così non fosse, come dovrebbero essere messi??
A questo punto varierà anche la FdT calcolata dal mio proff per simulare il sistema, giusto??

ti pregherei di trasmettere lo schema a blocchi corrispondente (non
capisco cosa c'entri il derivatore, se e' un semplice regolatore tipo P)

Per quanto riguarda lo schema a blocchi dell’anello di posizione, esso risulta così composto:

Come puoi notare, il segnale di retroazione è preso direttamente dall’encoder; per questo motivo ho dovuto aggiungere il derivatore al fine di poter calcolare l’errore della velocità sull’anello interno

sarebbe quindi utile prevedere i limiti nella simulazione stessa

Per quanto riguarda i limiti del sistema, io ho solo i seguenti dati:
Velocità massima ammessa dall’azionamento: 6000 giri/min
Coppia massima: 4,5 Nm
Corrente massima: 7,3 A
Sono sufficienti o è necessario disporre di altre informazioni??

Anche per quanto riguarda le limitazioni, purtroppo, non ho mai avuto modo di lavorarci direttamente,ho studiato il fenomeno di wind-up e antiwind-up, ma l’esperienza insegna che tra il dire e il fare c’è di mezzo…un oceano!!!
A rigor di logica fisserei questi valori all’interno dei relativi regolatori (velocità massima in rad/s nel PI e corrente massima nel regolatori di corrente), giusto??

[g.schgor]

Nei tuoi schemi a blocchi non vedo gli anelli di velocita' e di posizione (distinti, ed
il primo entro il secondo).
Mi aspettavo infatti che la configurazione del post precedente (solo anello di velocita')
venisse incorporata in un anello piu' esterno di posizione.
Suggerirei quindi di mettere per il momento da parte il discorso della parte meccanica,
per chiarire prima il controllo del solo motore.
Normalmente la configurazione dovrebbe essere questa:

regpos.GIF (2.28 KiB) Visto 5135 volte

Il blocco indicato come "azionamento" comprende la conversione in coppia motrice e
la costante di tempo del motore, il blocco regolatore velocita' e' un PI, quello di posizione
un P.
L'ultimo blocco (integratore) converte la velocita' () in posizione ()

[z.deby]

Scusami se insisto, ma i miei schemi a blocchi hanno esattamente la struttura che mi hai suggerito, sono solo scritti in modo diverso in base al programma di simulazione che sto usando, infatti:

schema a blocchi.JPG (43.22 KiB) Visto 5120 volte

all’interno del rettangolo verde c’è l’anello del controllo di velocità dove:
* il blocco “Anti…” è il PI,
* gli altri blocchi a valle del PI sono i blocchi di simulazione del motore;
* il blocco “derivative” mi serve per poter elaborare l’errore di velocità, disponendo in uscita della posizione (infatti il segnale di retroazione è preso dall’Encoder e non direttamente dal rotore);
* il blocco rotore è un blocco già pronto presente nelle librerie del programma che uso per considerare il momento d’inerzia e l’attrito globale; infatti al suo interno è così strutturato:

rotore.JPG (5.05 KiB) Visto 5118 volte

Ossia, in base alla coppia calcolata con l’algoritmo che le avevo mostrato qualche post fa [inserito nel blocco EM…], viene valutato il contributo dato da inerzia e coefficiente d’attrito e mandato in uscita il valore reale di velocità (wmeas)

Il rettangolo rosso, invece, rappresenta l’anello di posizione, con il P (dato dal blocco “gain”) e la retroazione.
Non è esplicitamente presente l’integratore per convertire velocità in posizione, perché il programma che sto utilizzando mette a disposizione nelle sue librerie dei blocchi già pronti che emulano la struttura degli azionamenti (in questo caso ho usato l’encoder, esattamente come ho usato il rotore per la velocità)…

Sperando di essere stata chiara, attendo tue notizie...

P.S.

nell'anello di velocita' puoi sottrarre alla coppia motrice attuale il dato di "resistenza
alla torsione all'albero"

Ho provato a togliere alla coppia calcolata la resistenza alla torsione all'albero moltiplicata per lo spostamento avvenuto (Nm/rad * rad ), ma mi dà dei problemi in simulazione...nel senso che non so bene per quale ragione, comunque si blocca il programma dopo un paio di minuti che cerca di simulare..

che ci sia qualche errore di concetto in quello che sto cercando di fargli calcolare???

[g.schgor]

* il blocco “Anti…” è il PI,

Bene, allora facendo variare il riferimento di posizione (ad es . in modo sinusoidale
a 0.1Hz) cosa risulta? (grafico di )

Circa la parte meccanica, intendevo una modifica in questo modo

regpos1.GIF (3.77 KiB) Visto 5097 volte

dove Cm e' la coppia motrice e Cr la coppia resistente all'albero motore.
Non capisco il blocco D (a meno non faccia parte della simulazione del brushless).

[z.deby]

Cr la coppia resistente all'albero motore

ma per calcolarla, considerando che la sua unità di misura è in Nm/rad, suppongo vada moltiplicata per una posizione...quella ottenuta?? ()

e la costante di tempo meccanica è giusta ove l'ho collocata??

Il blocco D viene usato per considerare il coefficiente d'attrito globale; questo schema a blocchi infatti, era stato ottenuto a partire dalla relazione: con
acc=accelerazione angolare;
D = coefficiente d'attriti globale
w = velocità angolare

Ora provo ad eseguire la simulazione con il set point sinusoidale, poi ti posto il risultato!

[g.schgor]

la sua unità di misura è in Nm/rad

No, se e' una coppia resistente (carico) e' in Nm (se invece e' considerata
una perdita d'attrito dovrebbe rientrare nel valore D)

[z.deby]

Non variando ancora la FdT dell’azionamento, ho simulato il sistema fissando come set point una sinusoide avente:
ampiezza 1;
frequenza 0.1 Hz
il risultato ottenuto è il seguente:

sinusoide.JPG (22.09 KiB) Visto 5077 volte

con un ritardo costante di 0.32 sec.. su che cosa posso lavorare per ridurre questo ritardo??

[z.deby]

la sua unità di misura è in Nm/rad

No, se e' una coppia resistente (carico) e' in Nm (se invece e' considerata
una perdita d'attrito dovrebbe rientrare nel valore D)

scusami...mi riferivo all'unità di misura della resistenza alla torsione dell'albero (che la scheda tecnica mi indica come 6270 Nm/rad), non alla coppia resistente...
Rimane quindi il dubbio di prima : per ottenere la coppia resistente, devo moltiplicare la resistenza alla torsione per la posizione ottenuta ??

Considerando che il valore di D, non è dato dalla tabella tecnica del motore, ma è stato calcolato in modo approssimativo da me usando dei valori nominali ... accetto di buon grado qualsiasi metodo più ingegneristico tu voglia consigliarmi per calcolare attriti e resistenze...

[g.schgor]

E' la CdT del motore. Per ridurla occorre un forzamento nel regolatore di velocita'.
Sull'argomento consiglio la lettura dell'articolo:
http://www.electroportal.net/vis_resour ... rso&id=131

(non ho tempo ora, ma piu' tardi ti inviero' commenti sui problemi che comporta)