运动控制系统与无刷直流,音圈或三相直接驱动执行机构使用位置伺服控制器,在每个电机动态改变当前阶段。gydF4y2Ba
使峰值伺服性能和热保护gydF4y2Ba
叶戈尔·Rabets、电子团队|gydF4y2BaZabergydF4y2Ba
运动控制系统与无刷直流,音圈或三相直接驱动执行机构使用位置伺服控制器,在每个电机动态改变当前阶段。这些致动器几乎总是与所需的最小电流驱动,保持他们的轨迹。我们可以利用这一现象偶尔请求短暂的相对较高的电流可以提高系统的整体性能,跟上一个更激进的轨迹或克服强干扰。幸运的是,在许多应用程序中只有短暂的爆发需要极大地提高性能。作为一个例子,下图展示了典型的电机电流Zaber的阶段gydF4y2BaX-LDA阶段gydF4y2Ba在以非常高的加速度。gydF4y2Ba
图1:典型的阶段电流在Zaber X-LDA阶段一个非常积极的发展轨迹,仅略高于4 g (40 m / s²)的加速度。注意,X-LDA超过2.5的连续电流限制在加速和减速过程中,但当在恒定的速度移动。gydF4y2Ba
为了维护安全电动机温度相对较高的电流脉冲的期间,致动器,使用伺服控制器有一个指定的连续(RMS)限流,可以无限期地持续和瞬时(“超速”)目前的限制,只能用于短暂的时间。我们怎么知道什么时候它的使用是安全的,超速档电流高于连续限制?简而言之,我们需要故意平衡这些迸出足够的冷却时间。最常见的策略是监控电机温度,通过直接测量或估计计算。gydF4y2Ba
常见的热保护方法gydF4y2Ba
电机温度传感器gydF4y2Ba
温度传感器集成到电动机的绕组提供直读电机的温度。在加热的情况下慢慢建立的电机绕组,可以认为是均匀分布在电机、集成传感器提供最准确的数据。然而,热传导在所有阶段的时间常数电动机绕组通常长于超速档电流的短暂。因此,嵌入式温度传感器可能不够快速响应,防止局部热点由大电流负载在不完全统一的电机绕组线。gydF4y2Ba
热模型gydF4y2Ba
热模型试图估计系统的热状态基于可见无温度变量。在大多数执行器,热发电的主要来源是在电机绕组电阻损失和涡流线圈产生的交流电。这两个电机电流相关,所以电机的温度通常是用当前的历史到电机和电机驱动的热性能。热模型的方法需要知道电机的热性能是非常普遍的,但他们的主要缺点是对大多数汽车热数据没有现成的。gydF4y2Ba
我²tgydF4y2Ba
行业标准我²t算法是一种特定类型的热模型简化为不需要任何显式热参数。在最基本的公式,我²t只是定义了一个多余的热能池一个致动器是允许使用除了热能产生的致动器是连续的电流。这个名字我²t是源自一个发动机产生的热电流成正比的平方。算法简单地监控电流的平方随着时间的推移,将瞬时电流的区别和连续流限制:gydF4y2Ba
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除了电机电流限制,我唯一²t参数需要一个算法的最大允许我²t积分,实际上定义了一个数量的多余的热能允许电动机。当我²t积分超过预定义的阈值,电机电流通常是限制为只能不断允许限制防止进一步加热。gydF4y2Ba
在Zaber热保护产品gydF4y2Ba
Zaber所有的直线电机和音圈产品使用我²t算法确保超速档电流安全使用。作为额外的保护级别,直线电机产品也有一个热敏开关集成到马达。集成温度传感器可以帮助防止减缓温度上升的情况下的次优热沉没或环境温度升高。我²t算法主要是帮助防止较快激增产生的热脉冲的峰值功率。gydF4y2Ba
超速限制Zaber ASCII的协议gydF4y2Ba
当驱动直线电机和音圈定位器,Zaber汽车司机维持并发和完全独立的我²t模型驱动和电机。轴驱动和运动有不同的电流限制和我²t积分(“多余的能量”)的阈值。gydF4y2Ba
电动机的电流限制是由以下三个设置:gydF4y2Ba
- motor.current.continuous.maxgydF4y2Ba:电动机的连续电流限制gydF4y2Ba
- motor.current.overdrive.maxgydF4y2Ba:电动机的超速档(瞬时峰值电流限制)gydF4y2Ba
- motor.current.overdrive.durationgydF4y2Ba:电机能够承受最大的持续时间超速档电流gydF4y2Ba
这些设置也定义电机我²t积分上限。以安培为单位平方秒(²年代),这个极限的方法是:gydF4y2Ba
电机我²t = 0.0004×限制(gydF4y2Bamotor.current.overdrive.maxgydF4y2Ba²-gydF4y2Bamotor.current.continuous.maxgydF4y2Ba²)gydF4y2Ba |
(2)gydF4y2Ba |
一群相似的三个设置描述了司机的电流限制和我²t积分限制(在单位²的年代):gydF4y2Ba
- driver.current.continuous.maxgydF4y2Ba:司机的连续电流限制gydF4y2Ba
- driver.current.overdrive.maxgydF4y2Ba:司机的驾驶模式(瞬时峰值)目前的极限gydF4y2Ba
- driver.current.overdrive.durationgydF4y2Ba:司机的时间可以输出最大超速档电流gydF4y2Ba
司机我²t限制= 0.0004×(gydF4y2Badriver.current.overdrive.maxgydF4y2Ba²-gydF4y2Badriver.current.continuous.maxgydF4y2Ba²)gydF4y2Ba |
(3)gydF4y2Ba |
考虑这些限制的一种方法是“如果恒流需要应用,当前可以持续多长时间?”。或者,“如果我必须施加一个恒力对于一个给定的一段时间,多大的当前我能开车吗?”。可以推断出这两个问题的答案从我²t曲线如下面一个。注意,根据司机和运动特性,在某些制度的驱动程序设置可能更多的限制而在其他电机设置可能是更多的限制。不幸的是,电机电流在一个真实世界的场景过于复杂和动态的我²t阴谋提供任何详细的见解,但这对于建立一些基本的图形还是有用的直觉。gydF4y2Ba
图2:一个例子我²t曲线显示持续电流的持续时间取决于电流强度变化。gydF4y2Ba
6设置描述到目前为止定义司机的和运动的绝对限制,并且是不可修改的。实际的连续和超速档电流轴伺服控制器可以使用可调使用以下两个设置,只要他们坚持绝对的限制:gydF4y2Ba
- driver.current.continuousgydF4y2Ba:伺服控制器可能输出的最大电流gydF4y2Ba
- driver.current.overdrivegydF4y2Ba:伺服控制器可能的最大电流输出短暂的时间gydF4y2Ba
注意,如果gydF4y2Badriver.current.continuousgydF4y2Ba调整下面的司机和汽车的绝对限制,那么新值将覆盖下的驱动程序或电动机的连续电流限制在方程2或3。这将确保改变连续电流限制不影响超速档电流可能交付的时间。gydF4y2Ba
我²t的百分比,司机或电动机模型相对于其消费限制可以查询有两个诊断设置:gydF4y2Ba
超速复苏gydF4y2Ba
大多数时候,直线电机的轴驱动程序或声音线圈定位器将提供电流gydF4y2Badriver.current.overdrivegydF4y2Ba达到所需的轨迹位置、力或转矩目标点。轴驱动程序保持独立我²t计算监控多余的热(“超速”)能源驱动的每个阶段和每个阶段的运动虽然每个运动阶段的电流高于或低于各自的模型是连续的极限。如果测量热能过剩我²t模型为任何电动机驱动阶段或阶段超过超速的能量限制,轴驱动程序启动超速复苏的反应。gydF4y2Ba
在一些我²t的实现,通常收油门电机电流连续限制(在Zaber的情况下,这将是gydF4y2Badriver.current.continuousgydF4y2Ba)当我²t积分超过限制。这种方法的主要缺点是,减少推力和转矩的电机,轴可能偏离原定轨迹和达成不良或危险的位置。其他我²t完全禁用驱动程序的实现和允许电动机海岸停止,放弃控制执行机构。然而Zaber控制器,将首次尝试将电动机控制停止使用gydF4y2Badriver.current.overdrivegydF4y2Ba如果它是必需的。控制停止尝试是流产如果它导致我²t积分进一步增加高于中等略高我²t极限。控制停止尝试后,轴驱动终于允许收油门伺服电流断轴。gydF4y2Ba
图3:详细看了关于Zaber超速故障响应阶段。我注意到测量电动机²t积分(gydF4y2Bamotor.i2t.measuredgydF4y2Ba)加大时期更高的电流和缓慢的斜坡电流较低的时期。电流不限制立即超过超速限制,但只有在轴控制停止。gydF4y2Ba
检测一个超速限制故障后,控制器提出了一个gydF4y2Ba超速限制超过(FR)gydF4y2Ba警告标志,将持续下去,直到清除gydF4y2Ba明确的警告gydF4y2Ba命令。此外,运动命令将被拒绝的原因OVERDRIVELIMIT直到司机和汽车的我²t模型已经冷却下来gydF4y2Badriver.i2t.measuredgydF4y2Ba和gydF4y2Bamotor.i2t.measuredgydF4y2Ba低于100年为1秒。gydF4y2Ba
fault-triggered停止后在冷却期间,轴将试图保持使用阶段电流降低到它的位置gydF4y2Badriver.current.continuousgydF4y2Ba。gydF4y2Ba
常见的设置修改gydF4y2Ba
禁用超速gydF4y2Ba
超速是默认启用Zaber大部分的直线电机和音圈设备。在某些应用程序中,短暂的高可用功率可能不会提供任何有用的好处,它可能是可取的能够维护一个一致的限流下去。最简单的方法是设置gydF4y2Badriver.current.overdrivegydF4y2Ba轴为0。下面的例子将禁用超速档电流设备2轴1:gydF4y2Ba
/ 2 driver.current 1集。超速0↵@02 1好空闲,0gydF4y2Ba
减少超速档电流与电源的功能gydF4y2Ba
在某些应用程序中,空间或成本约束或其他方面的考虑可能需要Zaber致动器与一个较小的动力电源比通常推荐的设备。在这些情况下,超速的企图破灭,尽管短暂,可能超过供电的功能,导致电源过载保护机制和完全禁用它的输出或降低输出电压。这将在一个清单gydF4y2Ba过压或欠压驱动程序禁用(艘)gydF4y2Ba或者一个gydF4y2Ba当前侵入错误(FC)gydF4y2Ba警告标志,或完成控制器功率损耗。gydF4y2Ba
为了避免这种情况,可以减少超速匹配当前限制电源的功能。请注意电源电流没有电机的相电流的一对一的映射。单相电机(gydF4y2Ba如。gydF4y2Ba声音线圈)或三相电机(gydF4y2Ba如。gydF4y2Ba三相直接驱动或无刷直流电机),电源电流几乎总是小于当前交付给运动阶段。有关详细信息,请参阅gydF4y2Badriver.current.overdrivegydF4y2Ba。gydF4y2Ba
减少产生的平均热致动器gydF4y2Ba
虽然gydF4y2Badriver.current.continuousgydF4y2Ba可能超过了短暂的时间,我²t算法控制的交付确保长时间超速档电流均方根(RMS)目前仍低于轴上进行任何运动阶段gydF4y2Badriver.current.continuousgydF4y2Ba。因此,gydF4y2Badriver.current.continuousgydF4y2Ba设置控制轴的稳态散热。限制一个致动器的平均热发生,我们可以继续gydF4y2Badriver.current.overdrivegydF4y2Ba同样的,简单地减少gydF4y2Badriver.current.continuousgydF4y2Ba。致动器的推力峰值或转矩不变,但连续推力或转矩按比例将减少。gydF4y2Ba
改变允许超速档电流的持续时间gydF4y2Ba
这是目前不可能与Zaber ASCII协议。设备当前的限制可以减少,但是一旦定义为产品配置超速能量限制的执行机构将保持相同的相对于原来的连续极限。改变设备的允许超速时间(因此能量限制),请联系gydF4y2BaZaber技术支持gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
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