在直流電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)原理中,要想讓電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),首先要通過Hall-sensor檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位置,然后按照定子繞線的方向,確定變換器中的功率晶體管(AH, BH, CH)和 AL、 BL、 CL (即下臂式功率晶體管),使得電流依次流過馬達(dá)線圈,以順(或反向)的方式流動(dòng),并與轉(zhuǎn)子的磁體發(fā)生交互作用,從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的順/反方向的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到Hall-sensor檢測(cè)到另一組信號(hào)時(shí),控制器會(huì)打開下一組電源晶體管,這樣,循環(huán)馬達(dá)可以沿著相同的方向旋轉(zhuǎn),直至控制器確定馬達(dá)轉(zhuǎn)子已經(jīng)停止時(shí),電源晶體管(或者僅打開下部分支的功率晶體管),如果馬達(dá)轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn),那么功率晶體管接通次序是相反的。
基本上,功率晶體管的開法可以是: AH, BL, AH, CL, BH, AL, BH, AL, CH, AL, CH, AL, CH, BL, BH, BL,等等,但是,不能開成 AH, AL, BH, BL, CH, CL。另外,由于電子元件總是有一個(gè)開關(guān)的反應(yīng)時(shí)間,因此,在斷開和斷開的過程中,必須考慮到部件的反應(yīng)時(shí)間,否則,在上臂(或下臂)還沒有完全合攏時(shí),下臂(或上臂)就會(huì)短路,從而燒毀電源三極管。
當(dāng)馬達(dá)開始旋轉(zhuǎn)時(shí),控制器將根據(jù)驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置的速度和加/減速率的指令(指令)與Hall-sensor信號(hào)改變的速度進(jìn)行比較(或通過軟件操 作),然后確定下一組(AH, BL或 AH, CL或 BH, CL,或者……),和接通時(shí)間的長(zhǎng)度。如果速度不足,它就會(huì)變得更長(zhǎng),而超過它的速度,就會(huì)變得更短,這部分就交給 PWM了。PWM是決定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快慢的主要因素,而如何實(shí)現(xiàn) PWM是實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的速度控制的關(guān)鍵。
高轉(zhuǎn)速的速度控制必須考慮到系統(tǒng)的CLOCK 分辨率是否足以掌握處理軟件指令的時(shí)間,另外對(duì)于hall-sensor信號(hào)變化的資料存取方式也影響到處理器效能與判定正確性、實(shí)時(shí)性。至于低轉(zhuǎn)速的速度控制尤其是低速起動(dòng)則因?yàn)榛貍鞯膆all-sensor信號(hào)變化變得更慢,怎樣擷取信號(hào)方式、處理時(shí)機(jī)以及根據(jù)電機(jī)特性適當(dāng)配置控制參數(shù)值就顯得非常重要?;蛘咚俣然貍鞲淖円詄ncoder變化為參考,使信號(hào)分辨率增加以期得到更佳的控制。
直流電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)能夠運(yùn)轉(zhuǎn)順暢而且響應(yīng)良好,P.I.D.控制的恰當(dāng)與否也無法忽視。之前提到直流無刷電機(jī)是閉回路控制,因此回授信號(hào)就等于是告訴控制部電機(jī)轉(zhuǎn)速距離目標(biāo)速度還差多少,這就是誤差(Error)。知道了誤差自然就要補(bǔ)償,方式有傳統(tǒng)的工程控制如P.I.D.控制。但控制的狀態(tài)及環(huán)境其實(shí)是復(fù)雜多變的,若要控制的堅(jiān)固耐用則要考慮的因素恐怕不是傳統(tǒng)的工程控制能完全掌握,所以模糊控制、專家系統(tǒng)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也將被納入成為智能型P.I.D.控制的重要理論。