Disseny de solucions i preparació de la selecció
En el control industrial, els servocontroladors són crucials per conduir motors en aplicacions que requereixen un posicionament i un control precís. Aquest enfocament és especialment adequat per a aplicacions que exigeixen un control precís de la rotació del motor o el moviment d'equips a posicions específiques. Una comprensió a fons dels principis del control de la unitat és essencial abans d'embarcar-se en el procés de selecció.
Hem de generar una forma d'ona PWM i emetre un senyal DIR. L'elecció d'un model de servocontrolador adequat, com ara la sèrie T3a/T3L, ofereix un avantatge de rendiment{3}}important. La forma d'ona PWM es pot implementar mitjançant temporitzadors avançats (com ara TIM1/TIM8), que admeten sortida complementària i control de temps mort-, el que els fa ideals per conduir ponts H-. A més, el senyal de retroalimentació del codificador es pot obtenir utilitzant TIM2/TIM3/TIM4/TIM5 per llegir el senyal ABZ del codificador incremental.
Generació de formes d'ona PWM i implementació d'algoritmes de servoaccionament
La freqüència PWM es selecciona normalment entre 10 i 20 kHz per evitar el soroll audible i reduir les pèrdues de commutació. Per a la generació de formes d'ona PWM, podem inicialitzar fàcilment el temporitzador TIM mitjançant l'eina cubemx. A continuació es mostra un exemple d'un fragment de codi d'inicialització PWM, prenent com a exemple el canal 1 de TIM1:
htim1.Instància=TIM1;
htim1.Init.Prescaler=0;
htim1.Init.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_UP;
htim1.Init.Period=8399; // Estableix la freqüència PWM a 20 kHz.
htim1.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
HAL_TIM_PWM_Init(&htim1);
TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC;
sConfigOC.OCMode=TIM_OCMODE_PWM1;
sConfigOC.Pulse=0; // El cicle de treball inicial s'estableix en 0%
sConfigOC.OCPolarity=TIM_OCPOLARITY_HIGH;
HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);
Parlarem de la implementació de l'algorisme de servocontrol. El servocontrol es basa normalment en una estratègia de control de tres-bucles de posició, velocitat i corrent. Aquesta estratègia garanteix que el sistema pugui controlar amb precisió el servomotor en funció de la retroalimentació de la posició, la velocitat i el corrent.
El controlador PID realitza un control proporcional, integral i derivat mitjançant el càlcul d'errors per generar un senyal PWM. En una interrupció del temporitzador, llegim la posició del codificador, calculem l'error i cridem a la funció PID_Update per actualitzar els controladors de posició i velocitat. Finalment, segons l'ordre actual, el cicle de treball del senyal PWM s'ajusta per aconseguir un control precís del servomotor.
Quan s'ajusten els paràmetres clau, cal tenir en compte exhaustivament les característiques dinàmiques del sistema, l'estabilitat i els requisits de velocitat de resposta:
- Ajust del paràmetre del bucle de posició: primer, ajusteu Kp gradualment fins que el sistema comenci a mostrar lleugeres oscil·lacions i, a continuació, configureu-lo al 60% del valor crític per garantir l'estabilitat del sistema i la velocitat de resposta.
- Consideracions del disseny del bucle de velocitat: l'amplada de banda del bucle de velocitat normalment s'estableix entre 5 i 10 vegades la del bucle de posició per garantir un control de velocitat ràpid i precís.
- Processament del bucle de corrent: el bucle de corrent sol tenir la velocitat de resposta més ràpida i, en la majoria dels casos, aquest processament es gestiona automàticament internament pel servocontrolador.
Durant el procés de disseny de maquinari i programari, és essencial considerar i implementar completament mesures per abordar diversos factors d'interferència potencials per garantir l'estabilitat i la fiabilitat del sistema. En la fase de disseny de PCB, és crucial garantir una separació efectiva de la font d'alimentació del motor i la terra del senyal, utilitzant un mètode de connexió a terra d'un sol -punt. A més, s'han d'utilitzar-parells trenats o cables blindats per a les línies de senyal PWM per millorar les capacitats d'anti-interferències del senyal. Per a l'entrada del senyal del codificador, es recomana un circuit de filtre RC (com ara una combinació d'una resistència de 100Ω i un condensador de 100pF) per filtrar el soroll.
En el disseny del programari, s'ha de prestar especial atenció a la reducció de sorolls de les lectures del codificador. Es recomana un algorisme de filtrat de mitjana mòbil per minimitzar l'impacte del soroll en el rendiment del sistema.
Construïm el vostre sistema servo