Le principe des moteurs à courant continu

Le principe de contrôle d'un moteur à courant continu sans balais est le suivant : pour faire tourner le moteur, l'unité de commande doit d'abord déterminer la position du rotor du moteur en fonction du capteur Hall-. Ensuite, en fonction des enroulements du stator, il détermine la séquence dans laquelle les transistors de puissance de l'onduleur sont activés (ou désactivés). Les transistors AH, BH et CH (appelés transistors de puissance du bras supérieur) et les transistors AL, BL et CL (appelés transistors de puissance du bras inférieur) de l'onduleur font circuler séquentiellement le courant à travers les bobines du moteur, générant un champ magnétique tournant dans le sens des aiguilles d'une montre (ou dans le sens inverse des aiguilles d'une montre). Ce champ magnétique interagit avec les aimants du rotor, provoquant ainsi la rotation du moteur dans le sens des aiguilles d'une montre/dans le sens inverse des aiguilles d'une montre-. Lorsque le rotor du moteur tourne jusqu'à une position où le capteur Hall-détecte un autre ensemble de signaux, l'unité de commande active l'ensemble suivant de transistors de puissance. Ce cycle se poursuit, permettant au moteur de tourner dans le même sens jusqu'à ce que l'unité de commande décide d'arrêter le rotor du moteur, moment auquel les transistors de puissance sont désactivés (ou seuls les transistors de puissance du bras inférieur sont activés). Pour inverser le sens du rotor, les transistors de puissance sont activés dans l'ordre inverse.

Le modèle de commutation de base pour les transistors de puissance peut être illustré comme suit : AH, BL → AH, CL → BH, CL → BH, AL → CH, AL → CH, BL. Cependant, il est absolument interdit de les intervertir en AH, AL, BH, BL ou CH, CL. De plus, comme les composants électroniques ont toujours un temps de réponse de commutation, le temps de commutation des transistors de puissance doit tenir compte de ce temps de réponse. Sinon, si le bras supérieur (ou le bras inférieur) n'est pas complètement fermé avant l'ouverture du bras inférieur (ou du bras supérieur), un court-circuit se produira, provoquant la grille du transistor de puissance.

Lorsque le moteur commence à tourner, l'unité de commande compare (ou calcule via un logiciel) la commande (composée de la vitesse réglée par le conducteur et du taux d'accélération/décélération) avec la vitesse de changement du signal du capteur à effet Hall-pour déterminer quel groupe d'interrupteurs (AH, BL, AH, CL, BH, CL ou ...) doit être activé et pendant combien de temps. Si la vitesse est insuffisante, le temps d'allumage-est plus long ; si la vitesse est excessive, le temps d'allumage-est plus court. Cette partie de l'opération est gérée par PWM. Le PWM (Pulse width Modulation) détermine la vitesse d'un moteur, et la génération d'un tel PWM est essentielle pour obtenir un contrôle précis de la vitesse.

Le contrôle-à grande vitesse doit déterminer si la résolution de l'horloge du système est suffisante pour gérer le temps de traitement des instructions logicielles. De plus, la manière dont les modifications du signal du capteur Hall-sont accessibles affecte également les performances, la précision et les performances en temps réel du processeur. Pour le contrôle à basse-vitesse, en particulier les démarrages à basse-vitesse, le signal du capteur Hall-change plus lentement. Par conséquent, la méthode d’acquisition du signal, le timing du traitement et la configuration appropriée des paramètres de contrôle basés sur les caractéristiques du moteur deviennent cruciaux. Alternativement, le retour de vitesse peut être modifié pour utiliser les changements d'encodeur comme référence, augmentant ainsi la résolution du signal pour un meilleur contrôle. Le bon fonctionnement du moteur et la bonne réponse dépendent également de la pertinence du contrôle PID. Comme mentionné précédemment, les moteurs à courant continu sans balais utilisent un contrôle en boucle fermée ; par conséquent, le signal de retour indique à l'unité de commande à quel point la vitesse du moteur est éloignée de la vitesse cible - c'est l'erreur. Connaître l'erreur nécessite une compensation, qui peut être obtenue grâce à des méthodes de contrôle technique traditionnelles telles que le contrôle PID. Cependant, l’état et l’environnement sous contrôle sont en réalité complexes et changeants. Si un contrôle robuste et durable est requis, les facteurs à prendre en compte échappent probablement au contrôle total du contrôle technique traditionnel. Par conséquent, le contrôle flou, les systèmes experts et les réseaux neuronaux seront également intégrés dans les théories importantes du contrôle PID intelligent.