تصميم الحلول وإعداد الاختيار
في التحكم الصناعي، تعتبر وحدات التحكم المؤازرة ضرورية لقيادة المحركات في التطبيقات التي تتطلب تحديد المواقع والتحكم الدقيق. هذا النهج مناسب بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب التحكم الدقيق في دوران المحرك أو حركة المعدات إلى مواقع محددة. يعد الفهم الشامل لمبادئ التحكم في القيادة أمرًا ضروريًا قبل الشروع في عملية الاختيار.
نحتاج إلى إنشاء شكل موجة PWM وإخراج إشارة DIR. إن اختيار طراز محرك مؤازر مناسب، مثل سلسلة T3a/T3L، يوفر ميزة كبيرة في الأداء من حيث التكلفة-. يمكن تنفيذ شكل موجة PWM باستخدام مؤقتات متقدمة (مثل TIM1/TIM8)، والتي تدعم المخرجات التكميلية والتحكم في الوقت -الميت، مما يجعلها مثالية لقيادة جسور H-. علاوة على ذلك، يمكن الحصول على إشارة التغذية الراجعة للمشفر باستخدام TIM2/TIM3/TIM4/TIM5 لقراءة إشارة ABZ الخاصة بالمشفر التزايدي.
إنشاء شكل موجة PWM وتنفيذ خوارزمية محرك سيرفو
يتم تحديد تردد PWM عادة بين 10-20 كيلو هرتز لتجنب الضوضاء المسموعة وتقليل خسائر التبديل. بالنسبة لتوليد شكل موجة PWM، يمكننا بسهولة تهيئة مؤقت TIM باستخدام أداة cubemx. فيما يلي مثال لمقتطف رمز تهيئة PWM، مع أخذ قناة TIM1 1 كمثال:
htim1.Instance=TIM1;
htim1.Init.Prescaler=0;
htim1.Init.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_UP;
htim1.Init.Period=8399; // اضبط تردد PWM على 20 كيلو هرتز.
htim1.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
HAL_TIM_PWM_Init(&htim1);
TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC;
sConfigOC.OCMode=TIM_OCMODE_PWM1;
sConfigOC.Pulse=0; // تم ضبط دورة العمل الأولية على 0%
sConfigOC.OCPolarity=TIM_OCPOLARITY_HIGH;
HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);
سنناقش تنفيذ خوارزمية التحكم المؤازرة. يعتمد التحكم المؤازر عادةً على إستراتيجية تحكم مكونة من ثلاث حلقات-للموضع والسرعة والتيار. تضمن هذه الإستراتيجية أن النظام يمكنه التحكم بدقة في محرك سيرفو بناءً على ردود الفعل من الموضع والسرعة والتيار.
تقوم وحدة التحكم PID بتنفيذ التحكم التناسبي والمتكامل والمشتق من خلال حساب الخطأ لإنشاء إشارة PWM. في مقاطعة المؤقت، نقرأ موضع جهاز التشفير، ونحسب الخطأ، ونستدعي وظيفة PID_Update لتحديث أدوات التحكم في الموضع والسرعة. أخيرًا، استنادًا إلى الأمر الحالي، يتم ضبط دورة التشغيل لإشارة PWM لتحقيق التحكم الدقيق في محرك المؤازرة.
عند ضبط المعلمات الرئيسية، من الضروري مراعاة الخصائص الديناميكية للنظام والاستقرار ومتطلبات سرعة الاستجابة بشكل شامل:
- تعديل معلمة حلقة الموضع: أولاً، قم بضبط Kp تدريجيًا حتى يبدأ النظام في إظهار تذبذبات طفيفة، ثم اضبطه على 60% من القيمة الحرجة لضمان استقرار النظام وسرعة الاستجابة.
- اعتبارات تصميم حلقة السرعة: عادةً ما يتم ضبط عرض النطاق الترددي لحلقة السرعة على 5-10 أضعاف عرض النطاق الترددي لحلقة الموضع لضمان التحكم السريع والدقيق في السرعة.
- معالجة الحلقة الحالية: عادةً ما تتمتع الحلقة الحالية بأعلى سرعة استجابة، وفي معظم الحالات، تتم معالجة هذه المعالجة تلقائيًا داخليًا بواسطة وحدة التحكم المؤازرة.
أثناء عملية تصميم الأجهزة والبرامج، من الضروري النظر بشكل كامل في التدابير وتنفيذها لمعالجة مختلف عوامل التداخل المحتملة لضمان استقرار النظام وموثوقيته. في مرحلة تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور، من الضروري ضمان الفصل الفعال بين مصدر طاقة المحرك وأرضية الإشارة، وذلك باستخدام طريقة التأريض-المفردة. بالإضافة إلى ذلك، يجب استخدام -زوج ملتوي أو كابلات محمية لخطوط إشارة PWM لتعزيز إمكانات مكافحة تداخل الإشارة. بالنسبة لإدخال إشارة التشفير، يوصى باستخدام دائرة مرشح RC (مثل مزيج من المقاوم 100Ω ومكثف 100pF) لتصفية الضوضاء.
في تصميم البرمجيات، ينبغي إيلاء اهتمام خاص لتقليل الضوضاء في قراءات التشفير. يوصى باستخدام خوارزمية تصفية المتوسط المتحرك لتقليل تأثير الضوضاء على أداء النظام.
دعونا نبني نظام المؤازرة الخاص بك