Control de rigidez del motor de CC usando PWM

Me da la impresión de que esta pregunta es en parte sobre el control de velocidad de un motor de CC en lugar de simplemente intentar mantener el par constante en un ajuste de demanda.

  

Desde mi entendimiento, la velocidad es directamente proporcional al voltaje   aplicado

Esto solo es cierto si el torque no está cambiando. Al aumentar el par a una tensión constante, la velocidad disminuirá. Este efecto es causado por la resistencia finita de la armadura del motor de CC. Si esta resistencia fuera cero, entonces la velocidad es proporcional al voltaje.

  

Entonces, si la carga del motor aumenta, simplemente dibujará más   actual

Y, por desgracia, ralentizar un poco.

  

Leí que un circuito de retroalimentación de hardware usando un amplificador operacional   Se puede utilizar para mantener la corriente proporcional al voltaje de referencia.   ¿Esto es correcto?

Puede usar una resistencia en serie (monitorización de la corriente del motor) y un amplificador operacional para crear una característica de velocidad casi constante en un rango decente de pares de carga. No es genial, pero mejora significativamente la regulación de la velocidad en comparación con no tenerla.

Intente buscar un documento de Texas (Burr Brown) titulado CONTROLADOR DE VELOCIDAD DEL MOTOR DC: controle un motor DC sin comentarios del tacómetro . Esto explica cómo se logra.

"¿Es posible controlar el par de salida de un motor de CC con escobillas utilizando PWM?" Sí, el par es proporcional a la corriente.

Si la fuente PWM es un microcontrolador, entonces necesita medir la corriente (considere ACS712 o similar que generará un voltaje: V = Voffset + k * Imotor), capture con un ADC y luego escriba un lazo de control PI para ajustar el ciclo de trabajo de PWM.

Aquí hay un ejemplo de bucle de control al que se puede llamar en una interrupción (por supuesto, eliminar el while (1) entonces)

while(1) {
  Ierr = Idesired - Imeasured;
  err_sum += Ierr;
  PWMcommand = Kp * Ierr + Ki * err_sum;
}

Necesitará escalar las variables, calcular unidades y signos, etc., pero esa es la estructura básica.

Para la sintonización, establezca Ki cerca de cero, bloquee el rotor y aplique un paso en el deseado y observe la respuesta. La corriente de paso debe ser similar a la que impulsará el motor. Asumiré que es 1amp. Aumente Kp hasta que la respuesta al escalón se haya excedido y luego retroceda un poco. Con Kp solo, siempre habrá un error en Medida, especialmente una vez que el motor arranca. Para corregir esto necesitas el término integral.

Con el rotor bloqueado, continúe con su ~ 1 paso actual y aumente Ki. Nuevamente, usted quiere un Ki grande, pero no tan grande como para causar oscilación. Si Ki es demasiado pequeño, la respuesta de PWM será lenta cuando cambie la velocidad del motor y, por lo tanto, el par cambiará.

La frecuencia PWM también afecta los coeficientes del bucle de control (Esp el Ki) Por lo tanto, use una frecuencia PWM constante. La frecuencia típica es de al menos 20 KHz para no ser audible, pero en última instancia, se trata más de la inductancia del motor, la ondulación de la corriente y la inercia del rotor.

Hay innumerables clases universitarias dedicadas al tema de la teoría del control. Estos son necesarios para hacer un robot quirúrgico, ¡pero lo que dije hará que su primer controlador de par funcione!

Puedes controlar el par de torsión de un motor de CC con escobillas controlando la corriente a través del rotor, respectivamente, controlando la tensión sobre el rotor.

No podrá controlar la corriente del motor si no tiene un sensor de corriente, pero podrá controlar la velocidad del motor si tiene un sensor de velocidad. Su objetivo es controlar una velocidad de cero rpm y el controlador ajustará el voltaje del rotor para lograr este objetivo; controlará la "rigidez" del motor.

Lea sobre control de motores y encontrará las respuestas que está buscando.