violit 发表于 2006-3-2 22:24:07

请问如何对直流减速电机定位?不使用编码器~

编码器太贵了~~如果不用他该如和定位呢?

好像无传感器的无刷电机使用反电动势测量位置

那能否使用这个方法测量空心杯直流电机的旋转圈数,进而通过减速比得到旋转的角度呢?

JAMESKING 发表于 2006-3-2 23:30:56

编码器很贵么?1024RPM/400元,零售,小日本的贵一点,美国人的便宜一点。

JAMESKING 发表于 2006-3-2 23:50:24

楼主你也想得太复杂了,其实只要两个光电槽就可以做到。

violit 发表于 2006-3-3 00:18:58

所言极是~~~

可以自己做简单的每圈一两个脉冲的编码器

JAMESKING 发表于 2006-3-3 02:49:47

1楼单位错了,是PR,更正。

你似乎是做印刷电机的,是不是焊接设备上面的送丝机电机?或者焊接小车什么的?
-----此内容被JAMESKING于2006-03-03,02:55:05编辑过

violit 发表于 2006-3-3 16:54:38

我准备做云台控制,比如监控快速球,电机需要能够平滑快速的正反运动

由于对于性能要求有点高,所以不能仅仅是对正传和反转的控制,还想通过电流、速度环来控制

算是一个简单的运动控制吧~~

不知有没有那位前辈做过这方面的~~可否提点意见~
-----此内容被violit于2006-03-03,17:23:25编辑过

Grant 发表于 2006-3-3 23:09:11

你可以考虑一下ST的ST7MC,在他们的网页上有BLDC相关的算法代码库,可免费下载,库里有一个PI的算法,可以实现电流环或是电压环的闭环或开环控制。一般我们通过这套库来开发可以做到转速误差在0.5Hz以下,也就是30rpm。这个误差是指电机的目标转速和实际转速。如果用于云台控制,如果需要精确定位的话,我不知道是否适合?电机的实际转速可以通过库提供的一个函数实际返回,无需自己计算!





经典的BLDC转速控制,是通过三个直接与相线圈相连的电站来搭建一个虚拟的“零”点,通过测量反电动势来检测转子位置(既然是BL,当然是无刷,自然没有霍尔来检测位置了),从而实现正确的换相,达到BLDC的速度变频控制。变频其实也就是变速了,目前很多压缩机都是使用这样的变频技术来降低能耗,提供效率的。如果使用DSP来实现的话,也有个经典的算法叫“空间矢量”,如果你有兴趣,可以去德州的网站(http://www.ti.com),他的DSP里有个TMS320LF2xxx系列的应用笔记里有很多相关算法资料,你可以参考。Microchip的网站(http://www.microchip.com)也有很多BLDC电机的应用笔记可供参考。



有兴趣和我聊聊的话,可以给我邮件。

violit 发表于 2006-3-3 23:48:46

谢谢 Grant ,我记得以前你上穿过ST的电机驱动芯片的PPT,但是没找到,不置可否麻烦你再传一下?

对于云台我们选定的是空心杯电机,因为他转动惯量小,响应频率更高,他是一种有刷永磁直流电机~~不过现在有刷直流不像无刷和交流伺服那样热,估计资料不实很好找~~

刚买了本书,交直流调速matlab仿真~~正在学呢~~以前只知道电机能转就行~原来这么多东西在里面~~

JAMESKING 发表于 2006-3-4 01:54:30

呵呵楼主看样子还没有参加工作,对MATLAB的“威力”不是很了解,仔细看看就会发现,其实MATLAB只是个写科幻小说的有力工具,因为仿真特别是MATLAB的“零”是真正的零,而实际却根本不是如此的,迭代以后累计误差会比较大,所以实际上电机根本不会听话,空心杯电机建议看看印刷电机,焊接机械中特别是CO2送丝机中比较多见,云台很重么?如果不重,还不如用普通有刷电机,双极性H桥驱动动态响应比较好,但是对驱动器特别是大功率管的驱动要求比较高,你用有刷电机,其实驱动算最简单的了,双路PWM就OK,看看80-90年代的资料,上面有些介绍,如果你在学校,这些资料不是很难找的。

定位的问题,可以采用可控能耗制动,最后停止用光电槽或者HALL检测,先预留一个位置,预备停止位置,然后可控能耗制动刹车,或者反接制动刹车,所以一般两、三个光电槽可以解决定位和停车问题,当然光电槽多了还是比较好的,定位要看精度,光电槽的精度是比较差的,如果要高精度,还是建议使用光电编码器,如果你有减速机构,那倒是可以使用光电槽,在电机轴上直接使用比较好,这需要看减速机构的减速比来确定你的精度,也可以在云台主轴上再加几个光电槽,辅助检测。

violit 发表于 2006-3-4 11:11:22

JAMESKING 感谢!!!你的头象是个共轴直升机,是在玩航模得么?

主要是我对电机控制很陌生所以先找本书看看~~仿真我倒是也不大信,尤其是电磁机械的仿真。

还好那本书收那个讲了一些控制的原理和配置。

云台不重,而且事实上是越小越好(1kg之内),但是要补偿震动的影响所以需要尽量快速的响应,非常频繁的工作于正反转状态。估计步进电机、无刷直流和一般直流在换向性能上都不能满足要求,就选用空心杯了。

电机的驱动应该不难,但是控制精确快速就难上加难了~~

下面是我找到的网上唯一的一个比较符合的资料,有兴趣的朋友也看看吧~

http://www.sunplusmcu.com/applications/show.asp?id=24


-----此内容被violit于2006-03-04,12:02:13编辑过

JAMESKING 发表于 2006-3-4 13:57:03

那个图片是KA-50 blackshark,俄罗斯武装直升机,货真价实的实物,不是航模,倒是以前玩过航模的。

系统响应速度你现在有没有底?跟踪速度要求多快?以这个为主要指标才能对你的系统有效设计,才能确定到底哪种电机合适。

Grant 发表于 2006-3-4 15:31:52

凌阳的没有用过,到是看过资料,和ST的ST7MC差不多,其实应该是现在市面上的做电机控制的MCU、DSP资源都差不多,我只电机控制部分啊,不知道凌阳是否有提供电机控制的算法库?ST的有、Ti的也有、Freescale也有,官方网站上都可以免费下载。要是自己写,会写死人的,呵呵,老板催工期的时候。再说凌阳是刚推出来的东西,到底有没有经过市场验证,性能如何,还是个未知数,况且是控制电机,干扰可不是那么容易轻易克服得!要是我选,我如果对PID算法很熟悉,对电机特性很了解,我会首选Ti、ST、Freescale这三个品牌,毕竟经过市场验证!做产品可不是做演示板,功能出来就可以。







电机的种类很多,按使用的电源来分AC、DC,AC有ACIM(AC Induction Motor)也就是交流异步或者笼式电机,我们管控制这种电机变速叫交流变频,DC现在用的最多的是BLDC,驱动可以有方波,也可以有正弦波,TI叫这个为PMSM,根据速度的反馈又有BLDC Drive Control with Hall Sensors、BLDC Motor Control with Encoder、BLDC Motor Control with Hall Sensor、BLDC with Sensorless,我就不一一列了,要不我自己都要搞晕了。一般来讲你要控制云台,是一定会有机械减速机构的,也就是说速度误差是有一个反馈比的,如果你做到提前预估量的话,是可以完成较精确的控制的,当然这种控制没有步进电机通过细分控制来的更精确!我见过人家用AC马达做的绕线机,行程控制要控制在一圈之内,是可以做到的,不过好像他用的刹车功能是机械刹,这对电机不好。



另外我提个醒,你要注意。电机一般运转都是低速启动,加速,匀速,减速,停止。你特别要注意在电机低速运转、减速的时候如何控制电机的力矩,呵呵,要不麻烦就大了!







我手上有全套得ST针对交流电机、直流电机的变频控制的PPT教材,如果需要的话,我可以发给你,只是文件很大,一个有21个PPt文档,41MB



以前给出的是ST在电机驱动方面的器件资料,你还是去找找看吧,文件有十多兆,传起来麻烦,我就不浪费阿莫的空间了。

violit 发表于 2006-3-4 16:12:26

如你所说~我也信不过凌阳的,初步选择使用dspic控制器,那篇文章只不过用来介绍直流伺服的结构。

现在把我的一点收获写出来,也许对朋友们有用,同时也是对自己思路的一个整理:

针对有刷直流电机的精确控制(对交流速度信号的快速响应)

三环结构:从内到外是电流环、速度环和位置环,外环为内环提供给定参数。

1、电流环反馈电枢电流,并提取电流变化率,在启动以及堵转状态下使得电流不要超出安全值,并在此基础上保证启动阶段的电流尽可能大;

2、速度环,通过速度(实际是角速度)误差以及速度变化率,使用PID控制得到当前需要的电枢电流,交给电流怀进行控制执行,PID控制的参数需要实验决定。

3、位置环,把位置误差及误差变化计算后得到需要的电机速度,交给速度环执行



还有一点没有想通:当电机正传并具有一定速度时,忽然外部条件需要它反转,如何才能尽快的反向呢?不知道能否立即加上一个反向电压?这样会不会对电机有危害?

JAMESKING 发表于 2006-3-4 20:23:17

回复“还有一点没有想通”:

我已经提到了,你看看,就是双极性PWM,H桥,可以采用反接制动也可以采用能耗制动,看你的系统动态响应要求,一般双极性PWM H桥里面用反接制动,这时浪涌电流比较大,只要管子耐受得了肯定没问题,你的电机参数是多少呢?如果在48V/20A以下,肯定不会影响太大,一般云台最多只有48V/5A左右,那更加没问题了,不会烧电机,只是注意缓冲电路设计。



看样子你是学计算机专业的而不是学自动化专业的?其实这些内容在自动化的课程中都讲到了,可以看看有些 老专科 的教材,也可以看看蔡宣三先生的著作,不用看陈伯时的那一本。要求调速比很大,可以采用模拟电路调节实现,数字电路和MCU比模拟电路慢一些。



还有,PID中间最好把D去掉,否则嘿嘿。。。。。。P/I分段比较好。

Grant 发表于 2006-3-4 21:46:21

JAMESKING:看来你是老_江湖了,实际上我们这也没有用D,只要有Ki和Kp就可以了。

JAMESKING 发表于 2006-3-4 22:20:10

嘘。。。楼上Grant兄弟的请别叫我“老_江湖”,我恐高。。。。。。怕摔。。。。。。

其实PID在工业中用途很广,电机控制中有采用PI的,也有采用P的,采用P的那种情况很特殊,需要自己慢慢体会,系统不同,采用控制算法也有所不同,模糊控制也有些应用,主要在温度控制上,在电机控制中国内不多见,国外小日本比较多。神经元和BP网络以及小波以及自整定技术以及NNNNN多的所谓“新型控制算法”其实用来骗人搞怪还差不多,当不得真,这个观点不是我说的,是一个中国科学院的院士说的。

一般来说,PID控制可以对付80%的控制对象,其余20%中,模糊控制或者模糊控制混合PID算法占了19%,剩下的1%呢?给学术骗子玩的!
-----此内容被JAMESKING于2006-03-04,22:29:37编辑过

violit 发表于 2006-3-4 22:51:30

AMESKING我的电机大概是12V2A,比较小的~

我倒也是学自控的,只不过以前对于机电和驱动方面没有在意,也就比较文盲了。

你说的双极性PWMH桥,就是全桥了吧?比如L298、LMD18200???

你的意思说一般制动的时候巨大的电流和电流变化率对于电机倒是没有什么,主要是对管子的要求比较高?如果那样的话我可以选用功率较大的全桥,基本上就不需要电流环的限流功能了吧?



我在书上看到说是全桥驱动的环流,是不是就是说共态导通的电流还有一定的优点,适量的环流可以是的电机在空载或轻载时保证电流连续,提高稳态、动态性能;并能够使得在换向时电流无换向死区,加速过渡过程。不知道在实际设计中要不要加入这一点?


-----此内容被violit于2006-03-04,23:05:52编辑过

JAMESKING 发表于 2006-3-5 01:32:16

to violit:

H桥对角交替导通,平衡则停止,不平衡则转动。



只要绝缘比较好,电机过载能力远远大于电力电子器件。



电流环的作用不只是你说的那一点,有加快系统响应的作用。



H桥有单极性和双极性之分,请注意区别。



12V2A简直就是小意思,根本不用什么大功率器件,建议IRF640,ST/IR的。



L298好像不是很好买,LMD18200更加了,可以直接用Mega8/16/32/64/128等等的Timer1的OC1A/B,导通死区任设,建议看看我的basic程序,www.basicavr.com,范例里面(我知道你是用C语言的),估计10位够了,想16位,用ADuC831BS。



注意驱动电路的隔离,包括电源部分隔离,不可共地。



还有,你的电机是12V2A的,完全可以用模拟方式控制,用单片机D/A(PWM变来的或者外扩)给定,你如果在成都,到城隍庙电子市场看看,那里有功放板,模拟的,选个电流大的,这种模拟控制的比数字控制的更为平滑精确,那些班子都带散热器的,而且还有配套的电源(正负电源提供),比自己设计快多了,而且不要考虑驱动、功放等等一系列问题。



晕,自动化专业这些东西都要学的呀,我当时就学了N多电机电控方面的知识,给老师整惨了,头都大了。。。。



你在成都哪个学校?我的QQ375084788




-----此内容被JAMESKING于2006-03-05,01:53:40编辑过

violit 发表于 2006-3-5 10:42:44

JAMESKING谢谢提示~~:-)

我找了些资料介绍双极性:

双极性驱动是指在一个PWM周期里,电动机电枢的电压极性呈正负变化。双极性可逆系统虽然有低速运行平稳性的优点,但也存在着电流波动大,功率损耗较大的缺点,尤其是必须增加死区来避免开关管直通的危险,限制了开关频率的提高,因此只用于中小功率直流电动机的控制。

这种双极型脉冲调宽方式具有很多优点,如电流连续;电机可四角限运行;电机停止时有微振电流,起到“动力润滑”作用,消除正反向时的静摩擦死区:低速平稳性好等。



但是我对这个双极性还是没有比较直观的认识,这样问一下吧:L298、LMD18200都可以支持双极性驱动是么?



至于你说的使用功放来做驱动,这样应该就是线形驱动方式了吧?功耗会不会有点太大了?我做的玩意是准备电池供电的。模拟功放具有更平滑的特性,如果我用数字PWM驱动只要他的频率足够高应该也能做到平滑吧?譬如使用50KHz的PWM?还有就是请问模拟驱动能否做成双极性的呢?



以前我们教控制元件的老师号称是个电机专家,但是说话都说不清楚,所以也就没兴趣学~~现在想想实在是可惜了~~

wang_xm 发表于 2009-6-6 00:34:21

营养贴 记号

LiAsO 发表于 2009-6-6 08:14:52

三年过去了,球型摄像头已经做烂了

mslmcu 发表于 2009-6-6 12:06:36

mark

new007 发表于 2009-6-6 13:57:43

不用编码器那可用电位器,怕磨损就用磁角度传感器,一周256分辩的大约40元内

mengyubianyuan 发表于 2009-8-30 07:47:01

mark

TRINAMIC 发表于 2009-9-12 12:52:33

一些用应场合的确编码器,传感器并比适应比如高温环境中,这就需要采用别的方法来解决这个问题,目前也出现许多无需Hall换相的驱动芯片,下面的这个就是德国的
点击此处下载 ourdev_480177.rar(文件大小:1.50M) (原文件名:TMC603-EVAL.rar)
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_18/ourdev_480178.gif
(原文件名:1.gif)

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_18/ourdev_480179.gif
(原文件名:2.gif)

NJ8888 发表于 2009-9-12 13:42:10

用电位器反馈或磁角度传感器(无磨损)或旋转变压器,等

rrrrr1234 发表于 2011-12-17 12:28:37

有技术的贴,留名

recluse 发表于 2011-12-18 17:31:30

编码器吧。还容易做的。我做过类似的小车。是一个在规定区域内蔽障的。学校的一个竞赛。有类似的问题可以讨论一下。

abcrazy 发表于 2011-12-19 00:10:06

好贴啊收藏

akix 发表于 2012-1-2 08:39:56

挖骨灰了 mark

shaopaul0503 发表于 2012-1-3 16:06:02

我觉得可以直接用霍尔传感器来检测电机的转速,这样即可靠,成本又低

yuanshi3 发表于 2012-2-6 13:29:04

回复【13楼】violit
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你好,想请教下你3环如何控制的问题,554254640

schlang 发表于 2012-7-21 19:03:20

学习了,收藏!

rom 发表于 2012-7-22 00:03:03

Grant 发表于 2006-3-3 23:09 static/image/common/back.gif
你可以考虑一下ST的ST7MC,在他们的网页上有BLDC相关的算法代码库,可免费下载,库里有一个PI的算法,可以 ...

我就之前在用BLDC的时候遇到不能很有效的判断堵转,运行负载变化较大时匀速不佳的问题,怎么没见到你的邮件呢?
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