krokový motor

antonio22 · 5. 3. 2009, 10:52

Zdravím,
já zoufale pátrám a pátrám a kamoš mi doporučil toto forum, že jsou tady ochotní lidi a že by mi mohl někdo poradit

Potřeboval bych poradit ohledně problematiky krokových motorů. Můj úkol je navrhnout řízení krokového motoru pomocí PID řízení.
A to je problém už v zadání.. S PID jsem pracoval, používal jsem ho jako řízení u zařízení typu dvojté kyvadlo atd. typické školní úlohy. Z toho plyne, že jsem pid používal pro urychlení ustálení výchylky ramen.
a teď nevím jaké poslání bude PID vlastně mít v problému řízení KM. Proč tam má být?
(Podotýkám, že celou tuto problematiku řeším v prostředí MATLAB/SIMULINK)
Moooc děkuji za odpověď

(můžete mi napsat i na icq: 263002964)

CZ_Pascal · 6. 3. 2009, 5:25

No popravde receno me taky nenapada co by se tim PID regulatorem dalo u KM ridit. Rizeni proudu motoru pouziva svuj specialni typ PWM ktery je myslim jendodussi a hlavne lepsi nez PID. Leda ze bys chtel ridit proud motoru analogove (tranzistory analogove a ne pouze spinaci rezim = velike ztraty), ale to neni asi stastne reseni. Druha moznost je polohova smycka, ale vyhoda KM je v tom ze jsou bez zpetne vazby polohy. Az to zjistis co mas ridit tim PID tak se prosim podchlub taky by me to zajimalo.

k · 6. 3. 2009, 6:44

otazka je co ma PID vlastne zabezpecovat .. konstantne otacky ? na to netreba PID to riesi konstantna krokovaci afrekvencia. Krutiaci moment ? Ten je dany prudom cez cievky .... a tam ako bolo spomenute je PID nanic - aj ked .. spomeniem nizsie..

PID je regulator so spatnou vazbou, KM je zariadenie ktore samo o sebe nepotrebuje spatnu vazbu, staci mu riadenie nepotrebuje regulaciu. Ak teda vasa aplikacia ma pouzivat PID je treba defonovat cely system ni elen krokovy motor. PID bude mat na vstupe zadavaci clen, vstup spatnej vazby a vystup ktorym nastavy smer a frekvenciu - otacky KM. Spatna vazba moze potom snimat nejaku velicinu ktora je velmi tazko vypocitatelna z udajov ktore lezu do KM (t.j. nemaju to byt otacky ani krutiaci moment - tieto pozname aj bez snimania) a na zaklade tejto informacie ma PID prisposobovat parametre lezuce do KM

Prikladom moze byt KM sprevodovany cez _treci_ prevod a mame zabezpecit konstantne vystupne otacky za prevodom pri premenlivej zatazi .. ano tam je PID na mieste. Spatna vazba sa vytvori od tachogeneratora na vystupnej strane prevodu. Predpokladam ze sa jedna o skolsku ulohu (semestralka ? ), nakolko si nemyslim, ze by niekto pre prax riesenie KM a PID potreboval .. Ako poznam zadavatelov semestralok .. buh=chnu s apo bruchu a vyleti uloha, mnohokrat odtrhnuta od reality

Ako som hore naznacil, riadenie prudu cievkou motora je uloha pre PID. To kladicke PWM-ko ktore vacsina drivrov roby (meria prud .. ak je vyssi vypne . ak je izsi zapne) je totiz istym sposobom P regulacia. Doplnenie o integracnu a drecivacnu zlozku by to mohlo parametre prudu cievkou motora podstane zlepsit .. ale .. prax ukazuje, ze sucastne krokovacie frekvencie su tak vysoke, ze pomalsie PID to nemozu stihat (velmi kratka casova konstanta I aj D) .. a velmi rychle signalove CPU su na taketo riesenie neekonomicke. Ich prinos pre riadenie prudu by bol minimalny.

Pokial sa uloha postavy tymto smerom, je matlab+simulink asi jedine miesto kde sa oplati s tymto PID-kom zaoberat. V pripade objavenia nejakej vyhodnej vlastnosti psri simualcii by sa potom dalo zaexperimentovat s PI nad PWM-kom pripadne aj D zlozkou na nejakom pokusnom drivri.

6. 3. 2009, 6:53

redpokladam zadani nasledujici:

KM v rezimu dvoufazoveho AC motoru s elektronickou komutaci
a zpetnou vazbou nejakym druhem odmerovani

PID pro pozicni smycku
tj. ztrati polohu dozene ji pomoci PID polohou a proudem

antonio22 · 6. 3. 2009, 12:06

no jde o bakalářku..(takže něco o problematice vím, ale ne zas moc, přece jenom je to jen BP)
Já mám zapojení:
matlab-real_time karta-řídící jednotka-KM. Pracuji s jistotou nepřetěžování motoru, tudíž beze ztrát kroku. A myslím že ty proudové záležitosti na cívkách si ohlídá ta control unit.
Možná by mohlo s tím pid souviset to, že mám KM pevně spojený s potenciometrem a na začátku měření se musí celá soustava dostat vždy do stejné počáteční polohy.. (podstata úlohy je ve vypracování závislosti rychlost-zrychlení,tj. postupně zvyšuju rychlost a zjišťuju kdy zrychlení přestává růst a je konstantní. To mám udělat pro různá zrychlení
nemám moc času, zatím velice děkuju za reakce, navečer to pročtu podrobně a promyslím reakce

k · 6. 3. 2009, 12:32

to co riesite je identifikacia systemu. Snazite sa zistit diferencialnu rovnicu alebo stavovy popis systemu zdroj->driver->motor->potak. PID tu nema co hladat.

Ak stanovime za ciel dojst do pozadovanej polohy co najrychlejsie, (s premehom alebo bez prebehu atd . podla korenov ziskanej diferencialnej rovnice) potom mozeme navrhnut PID ktory to upravy podla nasich poziadavok. (pokial je v ramci stability systemu vobec uloha riesitelna). V ramci identifikacie vsak zrejme bude ziskana deiferencialna rovnica pomerne jednoducha a tak pozadovanu ulohu bude mozne v 99% pripadoch riesit uplne bez problemov bez PID len riadenim bez spatnej vazby.

V momente ked dojdeme na moznost straty kroku to uz ale neplati a spatna vazba cez P(I,D) s stane nutnostou.

Pokial mam nejak pomoct je potrebne presne znenie ulohy .. vsetko co som doteraz napisal je len rozvijanie domienok co asi by ste s tym PID a matlabom mohli riesit.

antonio22 · 7. 3. 2009, 12:21

oficiální zadání není..ale řekl bych to asi takhle:
Navrhnout řízení KM za pomocí PID. Nic víc, nic míň.
A na počátku měření se dostat do stejné počáteční polohy, což se bude řešit nejspíš zpětnou vazbou z potenciometru.

už to budu muset dneska spatlat, ale jak, to nevím:)

Edit: a prosímtě, kdybys byl tak hodný, to řízení by vypadalo jak? je vidět, žš s tím máš víc zkušeností než já..děkuju

k · 7. 3. 2009, 6:11

hmm akoze vysvetlit tu zaklady identifikacie nejakeho systemu je trochu odveci kedze na to je vhodne prestudovat nejake skripra z linearneho TAR... a za ucelom riadenia z matlabu aj diskretneho TAR.

Pokial by som toto mal riesit ja .. tak by som pouzil klasicky system identifikacie.. nahodil na motor jednotkovy skok a meral jeho odozvu .. potom to iste pri zastaveni motoru .. Z odozviev by som sa pokusil najst koeficienty difernecialnej rovnice popisujucej motor (mala by na tento ucel plne postacovat rovnica druheho radu). Pri odozvach bude treba zistit oneskorenie systemu a sklon linearnej casti v odozve na skok,, a kde asi pretne tato priamka os X. Podla tychto udajov uz je mozne hrubo identifikovat system.

Po ziskani tohoto doplnit PID (na zaciatok len urcit P clen .. I,D neskor) tak aby som pri co najvacsom zosilneni dosiahol este stabilny system. Vopred je treba zvolit si, ci je povolene aby motor prichadzal ku koncovej polohe s prebehom alebo bez, alebo ci je mozne pouzit kmitavy dej pocas nabehu/dobehu). Podla toho aky pohyb je povoleny musia vyjst korene diferencialnej rovnice popisujuce motor + PID.

Odporucam pozriet nejaku literaturu ktora toto popisuje na priklade .. rozhodne nie je mozne cakat ze sem niekto napise kopiu nejakych script.

k · 7. 3. 2009, 6:38

este doplnim . nakolko ma napadlo ze metoda s jednotkovym skokom je tak trochu na KM vhodna az po zisteni inej informacie.. Bude lepsie spravit najprv meranie frekvencnej odozvy. Takto sa da urcit rozsah prevadzkovych frekvencii motora. Potom az sa da simulovat jednotkovy skok s maximalne moznym narastom frekvencie krokovania t.j. nieco ako jednotkovy skok. Ako rychle moze frekvencia rast je uz dane len moznostami motora, drivra a jeho mechanickymi vlastnostami ako zotrvacnost atd. toto vlastne vygeneruje vyslednu odozvu na jednotkovy skok.

antonio22 · 8. 3. 2009, 3:46

abych řekl pravdu, tak jsem z toho jelen, ale zítra uvidím no, pak sem napíšu jak to bylo

k · 9. 3. 2009, 7:10

ono to je problematika nie o KM ale o linearnom TAR .. pokial nepojdete cestou diferencialnej rovnice popisujucej motor a nasledne z nej navrhom regulatora PID nemate ani sancu zabezpecit stabilitu takehoto systemu. Pokial sa vam podari nahodou trafit nejaky stabilny rezim nebudete ani nahodou vediet ci to nie je mozne spravit este lepsie.

antonio22 · 9. 3. 2009, 7:08

a co je prosím to TAR?

tomashal · 9. 3. 2009, 7:15

Teorie Automatického Řízení - laicky: jak navrhnout a vypočítat PID regulátor

antonio22 · 9. 3. 2009, 7:17

aha, dobré:)

teď mě napadla myšlenka, jestli to pid tam nebude proto, aby se motor rozbíhal z nulové rychlosti s konstantním zrychlením do své maximální rychlosti

tomashal · 10. 3. 2009, 4:32

Na to není potřeba PID. Já mám na to zadání už od začátku trochu jiný názor, ale raději jsem nic neříkal. Nikdo tady netvrdí, že to zadání má smysl a že ho vymýšlel někdo, kdo přesně ví, co je to krokový motor. I na vysoké škole se najde kupa takových "chytráků".
Nebo naopak, taky může být k tomu potenciometru ve skutečnosti připojené servo.

Já jsem taky řešil podobnou úlohu v Matlab+Simulink, akorát jsem tím řídil serva s IRC. Když si vzpomenu na hrozné problémy s nedostatečným výkonem počítače, tak je určitě nesmysl, řídit tím proud fází KM, protože to by Simulink v real-time nestíhal.

Pokud je ve zpětné vazbě potenciometr, tak je úkolem v podstatě co nejrychleji a s co nejmenším překmitem dosáhnout požadovanou polohu a jestliže je tam hotový HW driver řízen pomocí signálů STEP+DIR, tak si v Simulinku udělám generátor pulzů v závislosti na velikosti vstupní proměnné. Pak navrhuji pouze obyčejné PID s jedním "číslem" na vstupu a jedním "číslem" na výstupu.
Nehledal bych v tom žádné průkopnické řešení pro řízení KM, prostě měli k dispozici KM a na něčem se studenti učit musí, tak někdo vymyslel toto jednoduché zadání. Nejde o výzkum, ale o splnění zadání.

Tomáš