Badanie własności napędów elektrycznych stosowanych w robotyce.pdf

K IERUNEK : Automatykairobotyka

S PECJALNOSC :Robotyka

PRACADYPLOMOWA

MAGISTERSKA

Badaniewłasno´scinap˛edówelektrycznych

stosowanychwrobotyce

Testingofroboticelectricdrivers

characteristics

OCENAPRACY:

Spistre´sci

1Wstep

2SilnikBLDC 6

2.1Wprowadzenie.................................. 6

2.2Budowasilnika.................................. 6

2.3Modelmatematycznysilnikapr˛adustałego.................... 8

2.4Sterowaniesilnikiem...............................11

2.4.1Strukturaukładusterowania.......................11

2.4.2KomutacjazwykorzystaniemczujnikówHall’a.............14

2.4.3Komutacjazwykorzystaniemkoderakwadraturowego.........17

2.4.4KomutacjazwykorzystaniemSEMindukowanejwuzwojeniachstojana18

3Konstrukcjastanowiska 21

3.1Modułsterownika.................................22

3.1.1ModułzprocesoremMC68332.....................23

3.1.2Zasilaczlokalny.............................23

3.2Układdocelowy..................................24

3.2.1Silnik...................................24

3.2.2Obci˛a ˙ zenie................................27

3.2.3Wzmacniaczmocyzlogik˛asteruj˛ac˛a..................31

3.2.4Układpomiarupr˛adu...........................32

3.2.5Koderkwadraturowy...........................32

3.2.6Interfejsu˙zytkownika...........................35

3.3Zasilacz......................................36

4Oprogramowaniesterownika 38

4.1StrukturaoprogramowaniaCPU.........................38

4.1.1KolejkowyinterfejsszeregowyQSM..................39

4.1.2Regulatorpr˛edko ´ sci ...........................41

4.2OprogramowanieTPU..............................42

4.2.1KonﬁguracjaTPU............................42

4.2.2FunkcjaCOMM.............................43

4.2.3FunkcjaHALLD.............................46

4.2.4FunkcjaFQD...............................47

4.2.5FunkcjaPWM..............................48

4.2.6FunkcjaFQM...............................49

5Obsługaimo˙zliwo´scistanowiska 50

6Eksperymenty

7Podsumowanie

Spisrysunków

1BudowasilnikaBLDC.............................. 6

2Konﬁguracjatrójk˛atigwiazdauzwoje´nstojana................. 7

3KonstrukcjesilnikówBLDC........................... 8

4 Schematzast˛epczysilnikaBLDC......................... 8

5 SchematblokowyukładusterowaniasilnikiemBLDC..............11

6 Przebieginapi˛e´csteruj˛acychsilnika.......................12

7Kierunekprzepływupr˛aduwkolejnychfazachkomutacji............13

8 Schematukładuwzmacniacza..........................14

9Rozkładwektorówpólstojanadlaró ˙ znychstanówczujnikówHall’a......15

10Polaryzacjafazwrazkierunkiemnat˛e ˙ zeniapolastojanaprzedkomutacj˛a....16

11Polaryzacjafazwrazkierunkiemnat˛e ˙ zeniapolastojanapokomutacji......16

12Przebiegsygnałównawyj ´ sciukoderakwadraturowego.............17

13Podziałetapówkomutacjina6sektorów.....................17

14CharakterystykizwrotnychSEMindukowanychwfazachsilnika........18

15Zale ˙ zno´s´cmi˛edzysygnałaminawyj´sciuczujnikówHall’aaprzebiegiemindu-

kowanychSEMwuzwojeniachstojana.....................19

16Układdetekcjiprzej´sciaSEMprzezpunktneutralny...............20

17Układdetekcjizesztucznympunktemneutralnym................20

18Budowastanowiska................................21

19Schematblokowycz˛e´scielektronicznejstanowiska...............22

20Płytkasterownika.................................22

21Lokalnyzasilaczpłytkisterownika+5V.....................23

22StojansilnikaBLDC...............................24

23WirniksilnikaBLDC...............................24

24Układdyskretyzuj˛acynapi˛eciewyj´scioweczujnikówHalla...........25

25Przebiegnapi˛ecianawyj´sciukomparatoraiodpowiadaj˛amuwarto´scilogiczne 26

26Zł˛aczeZ4iZ5silnika...............................27

27Układsprz˛egaj˛acysilnikzpr˛adnic˛a.......................27

28Charakterystykapr˛adnicydlaró ˙ znychwarto´scirezystancjiobci˛a ˙ zenia.....28

29Torpomiarowynapi˛eciapr˛adnicy........................29

30Zł˛aczeZ1.....................................29

31Mechanizmhamuj˛acy-rzutboczny.......................30

32Mechanizmhamuj˛acy-zdj˛ecie..........................30

33Schematideowypółmostkamocy........................31

34Układpomiarupr˛adusilnika...........................32

35UkładAS5040..................................32

36Układpodł˛aczeniakodera.............................33

37Płytkakodera...................................34

38Mocowaniekoderanawalesilnika........................34

39Zł˛aczeZ6iZ7...................................35

40Schematpoł˛aczeniasterownikaLCD.......................35

41Zł˛aczeZ3.....................................36

42Schematzasilacza+10V,3A...........................36

43Diagramdziałaniagłównejp˛etliprogramu....................38

44CyklpomiarowykolejkiSPI...........................40

45Bajtsteruj˛acydlaMAX1270...........................41

46Strukturaukładuregulatorapr˛edko´sci......................41

47Schematobsługizdarze ´ nprzezTPU.......................43

48Strukturastanuwtablicykomutacji .......................45

49Charakterystykapr˛edko´scisilnikadlakomutacjizkoderakwadraturowegopo

przekłamaniulicznikapozycjifunkcjiFQD...................48

50Widokpłytyczołowejstanowiska........................50

51Konstrukcjamenuu ˙ zytkownika.........................51

52Zale˙zno´s´cpr˛edko´scisilnikaodwypełnieniasygnałusteruj˛acegonapi˛eciemza-

silania.......................................54

53CharakterystkiwotwartymukładzieregulacjiprzywymuszeniuPWM=100%.55

54CharakterystkiwotwartymukładzieregulacjiprzywymuszeniuPWM=70%..55

55Charakterystykawotwartymukładzieregulacjidlaró˙znychwarto´sciwspół-

czynnikaPWM(bezobci˛a ˙ zeniasilnika).....................55

56CharakterystykaregulatoraPDdlaK p =50=const . ..............56

57CharakterystykaregulatoraPDdlaK p =30=const . ..............56

58CharakterystykaregulatoraPDdlaK p =20=const . ..............57

59CharakterystykaregulatoraPDdlaK p =10=const . ..............57

60CharakterystykaregulatoraPDdlaK p =10=const . ..............57

61CharakterystykaregulatoraPDdlaK p =5=const . ...............58

62CharakterystykaregulatoraPDdlaK p =5=const . ...............58

63Charakterystykisilnikawzamkni˛etymukładzieregulacjidlaSetspeed=5850,

K p =10,K d =14..................................58

64Charakterystykisilnikawzamkni˛etymukładzieregulacjidlaSetspeed=3516,

K p =20,K d =14..................................59

65Charakterystykisilnikawzamkni˛etymukładzieregulacjidlaSetspeed=2110,

K p =20,K d =14..................................59

66Charakterystykisilnikawzamkni˛etymukładzieregulacjidlaSetspeed=1055,

K p =20,K d =14..................................59

67Schematideowystopniamocyzlogik˛asteruj˛ac˛a................64

Spistablic

1Opiswyprowadze´nsilnika............................26

2 Polaryzacjauzwoje´niodpowiadaj˛acejejstanywyj´scioweczujnikówHall’a..27

3Opiszł˛aczaZ1..................................29

4 Zale˙zno´s´csygnałówsteruj˛acychmostkaodbiegununapi˛eciazasilaj˛acegosilnik31

5Opiswyprowadze´nkodera............................35

6Opiswyprowadze´nwy´swietlacza.........................36

7 Spiswykorzystanychfunkcjizprzydziałemkanałówipriorytetówobsługi...43

8 Tablicakomutacjidlatrybubezczujnikowego..................45

9 TablicykomutacjidlatrybuzwykorzystaniemfunkcjiHALLD.........46

10Sposóbdekodowaniastanuwyj´s´cczujnikówHall’aprzezfunkcjeHALLD...47

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: