Digitalno regulisani pogoni jednosmerne struje · PID uc Regulator ωωωω Regulator ia ... naponski nivoa Driver za jednu granu QEA mosta QEB ATX ARX ... regulacija struje i

Digitalno regulisani pogoni jednosmerne struje

Primena mikroprocesora u energeticipredavanje 7

(Novembar 2009)

1 Šta regulišemo u pogonima ?2 Prekidački izvori jednosmernog napona3 Digitalno upravljanje jednosmernim motorima

3.1 Dizajn hardvera 3.2 Dizajn programa3.3 Generisanje PWM signala 3.4 Merenje brzine 3.5 Merenje položaja i procena brzine

Sadržaj

Digitalno upravljani pogoni jednosmerne struje 2/30

3.5 Merenje položaja i procena brzine 3.6 Merenje struje i napona 3.7 Digitalni zakon upravljanja 3.8 Blok dijagram programa za reg. brzine dc motora 3.9 C- program za reg. brzine dc motora

Šta regulišemo u pogonima ?

---PWM

Petlja momentaPetlja brzinePetlja pozicije

Regulacione petlje u pogonu

Kako se reguliše momenat, kako brzina a kako položaj?


mfe mkdt

dJm ++= ωω

∫= dtωθ

f

me

kJs

mm

+−=ω

ωθs

1=

Regulacione petlje su način upravljanja pojedinim veličinama nekog dinamičkog sistema.

ReferencaGreška

Gain(s) Sistem

Upravljačka veličina

r y

A

Princip rada regulacione petlje- SAU !


Upravljana veličina

Gain(s)

-

Sistemr y

Funkcija prenosa bez povratne sprege y = A * rsa povratnom spregom y = A/(1+A) * r

četkica

komutator

Princip rada motora jednosmerne struje


BILBlIF =×⋅=rvr

Osnovne karakteristikeOsnovne karakteristike

1) 1) Prost za upravljanje Prost za upravljanje 2) 2) Skupa proizvodnja Skupa proizvodnja 3) 3) Skupo održavanjeSkupo održavanje

Osnovne karakteristikeOsnovne karakteristike

1) 1) Prost za upravljanje Prost za upravljanje 2) 2) Skupa proizvodnja Skupa proizvodnja 3) 3) Skupo održavanjeSkupo održavanje

Princip generisanja momentaPrincip generisanja momenta

1) Flux (sa statora) i struja ( kroz 1) Flux (sa statora) i struja ( kroz rotor) uvek normalni rotor) uvek normalni 2) Struja uvek istog smeta 2) Struja uvek istog smeta (zasluga mehaničkog komutatora)(zasluga mehaničkog komutatora)

Princip generisanja momentaPrincip generisanja momenta

1) Flux (sa statora) i struja ( kroz 1) Flux (sa statora) i struja ( kroz rotor) uvek normalni rotor) uvek normalni 2) Struja uvek istog smeta 2) Struja uvek istog smeta (zasluga mehaničkog komutatora)(zasluga mehaničkog komutatora)

Magnetno polje (flux)

Struja

Elektromagnetni momenat

Regulaciona petlja momenta kod dc motora


� Cilj: da se obezbedi razvije željeni momenat na vratilu� Komanda: dolazi iz petlje po brzini ili preko ulaza za ref. momenat.� Povratna sprega: struja motora (obično proporcionalna momentu !)

koja se meri na više načina: strujni transformator, LEM sonda, shunt .

momenat

( )Ψ×=rrr

ame Ikm

em u

mm

ai R1 1 ω

rotor vratilo Razvijanje momenta

-

Model motora jednosmerne struje

-model rotorskog kola – kako od napona dobijamo struju rotora

-model nastajanja momenta – kako od struje dobijamo momenat

-model mehaničkog dela – kako od momenta razvijamo brzinu


eau ai

- a

apT

R

+1

1

fkpJ +1

fψ

femf ωψ≈

ω -

Detaljnije u pogonima i regulaciji

Mua

uc

ω

m

naponski upravljivi izvor Statorsko kolo

(uspostavljanje struje ∼La/Ra)

Regulacija brzina dc motora naponskim izvorom


mmA

mpT

1au

e

ai ×a

a

pT

R

+1/1 em

×

ω

fψ

−−

+

Komanda

(napon)

Mehanička jednačina

O.K. ali nema neku dinamiku

Mia

uc

ω

strujniupravljivi izvor Momenat se

brže uspostavlja

me=kmiaΨ

Regulacija brzina dc motora strujnim izvorom


mm

AmpT

1ai × em ω

fψ

−+

Komanda

(struja)

me=kmiaΨ

NE KORISTI SE MNOGO, Strujni izvor nije lako napraviti

+Mua

uc

ωRegulator struje

iaref

ia

Pravo rešenje za servo pogone !

Reg. brzine strujno regulisanim napon. izvorom


PI+

-

ωωωω*

ωωωω

ia*

ia

-

ucPID

Regulator iaRegulator ωωωω

Komanda napona ka pretvaraču (nap. izvor)

em au

mm−

ai

- e

a

apT

R

+1

1

fkpJ +1

fnomψ

fnomψ

ω ωreg

refω

-

Jednosmerni motor

PWM

refau

ireg

refai

-

Regulacija brzine

Uobičajena primena strujno regulisanog naponskog izvora!

Regulacione petlje brzine i položaja dc motora


em au

mm−

ai

- e

a

a

pT

R

+1

1

fkpJ +1

fψ

fnomψ

ω ωreg

refω

-

Jednosmerni motor

PWM

refau

ireg

refai

- p

1 θreg

refθ θ

ω

Regulacija položaja

em au

mm−

ai

- e

a

apT

R

+1

1

fkpJ +1

fnomψ

fnomψ

ω ωreg

refω

-

Jednosmerni motor

PWM refau

Regulacija brzine naponski reg. izvorom


- Sporija dinamika (uspostavljanje momenta, t.j. statorske struje koja ga definiše, zavisi od statorskog kola)

- Ali , nećemo morati regulisati struju

- Čitaćemo struju radi zaštite

- Sada nam treba izvor regulisanog jednosmernog napona

Prekidački izvori jednosmernog napona - DC/DC konvertori (čoperi)

Jednokvadrantni čoper


- Samo jedan prekidački element

- Ali samo jedan kvadrant – motorski režim i jedan smer!

- Koja je šema praktičnija?

Dvokvadrantni čoper


Četverokvadrantni čoper (H - bridge)


- Četiri prekidačka elementa

- Četiri kvadranta – motorski/gen. režim i dva smera!

VDC

1f∼

3f∼ Va

Tipičan front–end dc/dc konvertora

Ispravljač nam daje od AC neregulisani DCNeregulisani DC dalje čoper reguliše i nameće motoru


Neregulisani ispravljač DC čoper

][32423022 VVV nfDC =⋅=⋅=

][5642302323 VVV nfDC ≈⋅⋅=⋅⋅=Trofazni ispravljač

Monofazni ispravljač

( ) ∫∫∫ ⋅⋅+⋅⋅=⋅⋅=T

t

t

DC

t

sr

on

on

dtT

dtVT

dttuT

V 0111

00

DCDCON

sr aVVT

tV =⋅= a - faktor ispune

(0,1)

Princip rada prekidačkog dc/dc konvertora

Jednokvadrantni čoper


t

Va

TON TOFF

TPWM

VDC

0

Va

( ) ∫∫∫ ⋅−⋅+⋅⋅=⋅⋅=T

t

DC

t

DC

t

sr

on

on

dtVT

dtVT

dttuT

V111

00

( ) ( )1211 −⋅⋅=−⋅⋅−⋅⋅= aVtTVT

tVT

V DCONDCONDCsr

Četverokvadrantni čoper

Princip rada prekidačkog dc/dc konvertora


t

Va

TON TOFF

TPWM

VDC

0

-VDC

a

aaPWM

PWM R

LTT

f=<<=1

Osnovna ideja →→→→

Izlazna struja prekidačkog dc/dc konvertora

Od oblika struje zavisi i momenat !


Digitalno upravljanje motorom jednosmerne struje

JM DC/DC

+

-

Ia(A)

Analogni svet

Analogni i digitalni svet dig. regulisanog pogona


komanda ka pretvaraču

(µµµµC upravljanju baš odgovaraju prekidači)

dig. PWM output

dig./analoginputs

µµµµCSer. kom.

Signali sa pretvarača i motora

Digitalni deo

Ia(broj)


3.1. Hardware dizajn

3.1) Block dijagram hardware-a dc pogona

3f∼

Neregulisani ispravljač

Četverokvadrantni DC čoper

Optičko odvajanje

Signal DC napona

LEM

enkoder

R1

R2

C

trafo ~380V/~9V

Reg. napona

Otpornički razdelnik

DCM


PWM Optičko odvajanje

SKHI21H4

odvajanje i pojačanje

pojačanje

Signal struje motora

napona

AN1

SKHI21H4

Encoder receiver Odvajanje i prilagoñenje naponski nivoa

Driver za jednu granu mosta QEA

QEB

ATX ARX

dsPIC 4011

Serial driver

Veza ka PC računaru

Invertovanje PWM signala

PWM signal

Enkoder A Enkoder B

komparator FLTA

AN0

IMAX

VSS VDD

OSC1 OSC2

OSC


- Šema iz Protela -



- Izgled pločice -


7805

~Vac

220Vac

Trafo220V/9V

VDD=5V

VSS=GND

Napajanje



Razvojni sistem dsPIC40xx




3.2. Dizajn programa – software

1) Akvizicija podataka sa energetskog pretvarača i motora- Merenje napona jednosmernog meñukola. Signal je analogan i neophodno je galvansko odvajanje, prilagoñenje nivoa, i A/D konverziju.- Merenje struje radi zaštite i moguće regulacije. - Merenje brzine motora, radi regulacije i zaštite-. 2) Izvršenje digitalnog zakona upravljanja Zavisi od odabrane strukture regulacije. Može da bude a) prosta generacija PWM signala, b) regulacija brzine i c) regulacije struje i brzine. d) regulacija struje i brzine i pozicije

3) Zadavanje impulsne komande prekidačkim elementima pretvarača

3.2) Šta treba program da radi?


3) Zadavanje impulsne komande prekidačkim elementima pretvarača

4) Zaštita pogona Rad pogona je neophodno zaustaviti u slučaju -prekomerne struje, -prekomerne brzine, -u slučaju greške u naponu jednosmernog kola,- prevelike temperature čopera ili motora.5) Svetlosna signalizacija. Grupa LED, signalizacija rada, greške ..

6) Komunikacija sa spoljnim svetom. Serijska veza omogućuje prihvatanje komandnih signala, slanje izveštaja i prikupljenih podataka. Komandni signali mogu i lokalno, primenom tastera i/ili potenc.!

1) Treba razumeti kako rade energetskog pretvarač i motor. �� To smo već obavili za dc pogon, znamo kako radi dc/dc pretvarač a znamo i kako se ponaša motor! Odlučili smo se za regulaciju brzine promenom napona na dc motoru.a) Treba prihvatiti zadatu brojnu vrednost brzine b) Treba meriti brzinuc) Treba korigovati napona na motoru u skladu sa razlikom ove dve brzine (regulisati brzinu na ref. vrednost)

d) Generisati PWM signal koji daje željeni dc napon na izlazu dc/dc konvetora (jedan ili dva komplementarna para)

3.2) Šta treba naš program da radi?


konvetora (jedan ili dva komplementarna para)e) Treba meriti struju barem radi zaštite (ovde radimo sa naponskim izvorom i dakle bez regulacije struje)

2) Napraviti hardware potreban za izvršenje tog programa i prilagoditi program postojećem hardware-u. � I to smo već obavili.

3) Načiniti Blok dijagram algoritma za pojedine ili sve delove programa. Jasno objašnjava šta želimo da radimo, programski jezik u kome će nastaviti da radimo u ovoj fazi nije bitan.

4) Početi pisanje programa, asembler ili C, eventualno neki grafički interface i autocoding (na primer Matlab, dSPACE itd..)


3.3. Generisanje PWM signala

sa i bez PWM jedinice (Motor Control Module)

Start glavnog prg.

Inicijalizacija programski promenjivih

Inicijalizacija GPIO pina 1) upis neaktivnog stanja (0 ili 1) 2) selekcija GPIO (ako je mux) 3) izbor smera (out)

Inicijalizacija Timer 1

Prekid Timer 1

Dozvoli i sledeći prekid Timer 1

Novi_Period=1

GPIO_PIN=1 GPIO_PIN=0

NO YES

Generisanje PWM signala bez PWM jedinice

Blok dijagram alg. programa sa jednim timer-om


Inicijalizacija Timer 1 (clock div, upis početnog

perioda, dozvola rada� start)

Dozvola prekida Timer 1

Ostale aktivnosti u toku osnovne petlje (main loop). Rad sa raznim IO (display, ser. comm, tasteri..)

Novi_Period=YES

TIMER_PERIOD = FAKTOR_ISPUNE

TIMER_PERIOD = PWM_PERIOD-FAKTOR_ISPUNE

Čitanje novog FAKTOR_ISPUNE Return

Novi_Period=0 Novi_Period=1

PMW_PERIOD = Tpwm/ Tclk

FAKTOR_ISPUNE = { 0 , PWM_PERIOD}

Start glavnog prg.


Inicijalizacija GPIO pina 1) upis neaktivnog stanja (0 ili 1) 2) selekcija GPIO (ako je mux) 3) izbor smera (out)

Inicijalizacija Timer 1

Prekid Timer 1


GPIO_PIN=0 TIMER2_PERIOD = FAKTOR_ISPUNE

Dozvola rada Timer 2� start

Prekid Timer 2


Return

Generisanje PWM signala bez PWM jedinice

Blok dijagram alg. programa sa dva timer-a


Inicijalizacija Timer 1 (clock div, upis PWM perioda,

dozvola rada� start)


GPIO_PIN=1

TIMER1_PERIOD = PWM_PERIOD

Č itanje novog FAKTOR_ISPUNE

Return

Inicijalizacija Timer 2 (clock div, upis početnog perioda)

Dozvola prekida Timer 1 i Timer 2

Dozvola rada Timer 1� start

PTMR PTPER

PWM interrupt 1 2 3

PDC1 duty cycle registar prve grane

Ovde se automatski upisuje novi faktor ispune iz PDC1

Moramo mi (t.j. CPU program)

Dešava se automatski

Generisanje PWM signala sa PWM jedinicom

PWM period moramo mi definisati, ali samo jednom tokom inicijalizacije


PWM faktor ispune

PWM period 1

PWM signal

PWM period 2

PDC1 (faktor ispune) moramo bi definisati i menjati. Njime kontrolišemo napon. Problem zauzeća CPU može nastati samo usled računa faktora ispune koji treba obaviti u okviru jednog PWM perioda.

Testera se automatski generiše

PWM signal se automat. generiše

Start glavnog prg.


Inicijalizacija Motor Control module 1) PTCON enable, set PWM clock. set mode 2) PTPER = PWM_PERIOD 3) PWMCON2 updates enable

Prekid Motor Control module

Dozvoli i sledeći prekid MCM

Račun novog FAKTOR_ISPUNE



3) PWMCON2 updates enable 4) PDC1 = 0 ( počni sa 0 duty cycle) 5) PWMCON1 set PWMxH as PWM pin

Dozvola prekida MCM


Return

PDC1= FAKTOR_ISPUNE

Blok dijagram alg. programaukoliko pustimo da PWM signal generiše PWM periferfija

PTPER 0 32767 1000 8000

Tpwm[s] 0 0.004095.. 0.000125 0.001

fpwm [Hz] ∞∞∞∞ 244Hz 8KHz 1KHz

PTPER = TPWM/Tclk -1 Primeri za fclk = 8MHz

PDC1 = 0 Početni duty cycle je nula u slučaju jednokvadrantnog čopera ! Napon nula!

PTPER = ?

Inicijalizacija Motor Control Module (1/2)

Period reg.

Ton reg.


jednokvadrantnog čopera ! Napon nula!

PTCONPTEN =1 AND PTOPS =00 (postscale=1) AND PTCKPS=0 (prescale=1 t.j. Tclk 1:1) AND PTMOD =00 (free run)

Ton reg.

PWM timer control i mod registar

PWMCON1

PWMCON2

PWCON1 = PMOD4-1 = 0000 (svi komplementarni parovi) AND PEN4H-PEN1H =0011) AND PEN4L-PEN1L =0011(dozvoli ih po dva gore i dva dole – za 4-kvadrantni čoper)

Inicijalizacija Motor Control Module (1/2)

PWM signal control i mod registar 1


PWMCON2

PWCON2 = 0

FLTACON

FLTACON =0x000FSvi izlazni parovi se gase na Fault Input A

Šta je dobijeno korišćenjem PWM perifernog modula ?- PWM signal je generisan u potpunosti u hardveru i blizak je idealnom. - Kašnjenje ulaska u PWM prekid ne remeti PWM signal! - CPU je osloboñena generisanja PWM signala i može se nečim drugim baviti- Programiranje je lako. Uobičajeno da proizvoñač µP objavi sw driver-e za svoje periferije (preko WEB, korisničko upustvo ili CD sa primerima). - Motor Control module poseduje dodatne funkcije koje je nemoguće realizovati programski, pri radu CPU. Na primer:

- Trenutni prekid PWM signala u slučaju greške (Fault shut down). Prekid je trenutan, realizovan potpuno hardverski. Na slici pogona, logička nula na FLTA ulazu bi zaustavila generisanje PWM signala i postavila izlaz na



FLTA ulazu bi zaustavila generisanje PWM signala i postavila izlaz na neaktivan nivo.- Moguća je utiskivanje mrtvog vremena (deadtime) u radu dva komplementarna prekidača, funkcija od izuzetnog značaja za kontrolu naizmeničnih motora. - Moguće je PWM sinhronizacione impulse iskoristiti za trigger ADC konverzije.

Šta je ovde loše?Mikroprocesor sa PWM jedinicom uobičajeno košta više od onog koji ne poseduje ovu periferiju ($0.5 skuplji). Za skoro sve primene to nije tako bitno !


Merenja u pogonu

1) Merenje napona jednosmernog meñukola. Ukoliko želimo da ostvarimo tačan napon na motoru, moramo znati DC napon. Signal je analogan i neophodno je izvršiti njegovo galvansko odvajanje, prilagoñenje nivoa, i A/D konverziju.

2) Merenje struje motora. Osnovni razlog merenja struje je zaštita. Da bi zaštita bila brza i efikasna, uobičajeno je da se realizuje hardverski, primenom komparatora. Ukoliko je struja veća od maksimalne signal na izlazu komparatora menja vrednost i fault ulaz trenutno zaustavlja generisanje PWM signala. Struja se može i konvertovati na AD ulazu, i digitalno regulisati.

Merenja u dig. regulisanom dc pogonu


signala. Struja se može i konvertovati na AD ulazu, i digitalno regulisati. Ovim je obezbeñena bolja kontrola momenta.

3) Merenje brzine. Potrebno za zatvaranje povratne sprege po brzini. Ukoliko se koristi dc tacho, analogni signal je neophodno odvojiti i naponski nivo prilagoditi ulaznu AD konvertora. Ukoliko se koristi inkrementalni enkoder, on generiše dva digitalna signala A i B koje treba brojati. Za obradu ovih signala postoji QE modul unutar uC, koji direktno izračunava brzinu i promenu položaja. Ove signale je takoñe neophodno odvojiti i prilagoditi im naponski nivo pre ulaska u dsPIC.

3.4. a) DC tachometar

TG ADC

Gain

ωωωωVTG~ωωωω

VREF=5V

ADC result

15 ………… 0

dsPIC)()( rpmnKVV TGTG =

kV

⋅= ω

3.4. Merenja mehaničke brzine rotora


ωωωω VTG VADC ADC result(mod 0)*

ADC result(mod 3) ***

0 rpm 0V 0V 0 0

ωωωωMAX VTGMAX 5V 1023 0x7FE0

00 mod0* 0000 00xx xxxx xxxx10 mod2** xxxx xxxx xx00 000011 mod3** sxxx xxxx xxx0 0000s- znak, ovde nula

12_ −= N

MAXrecdig

ωω

REFMAX

AD

MAXTG

REF

MAXTG

MAXTG

TGTG

VV

V

VGain

kV

kV

⋅=→

=

⋅=

⋅=

ωωω

ω

4a.1. DC tachometarTG ADC

Gain

ωωωωVTG~ωωωω

ωωωω VTG VADC ADC result(mod 1)

ADC result(mod 2)

0 rpm 0V 0V 0 0

ωωωωMAX VTGMAX 5V 1023 0x7FFF

VREF=5V

ADC result

15 ………… 0

mod1-0000 xxxx xxxx xxxx

mod1-xxxx xxxx xxxx 0000

dsPIC



2a.2. AC tachometar

TGNF Filter

ωωωωfTG~ωωωω T2CLK TMR2

+

-15 ………… 0

dsPIC

fTG= (npTG/60) nr

TGNF Filter

ωωωωfTG~ωωωω T2CLK TMR2

+

-15 ………… 0

dsPIC

1 2

TCLK

WNF

WTG

A

f)(60

)( rpmnnp

Hzf TGTG =


3.4. a) AC tachometar


1 2 N

nT (n-1)T t t

TTG~ 1/fTG

TCLK

)(60

2 rpmnf

np

f

fTMR

merenja

TG

merenja

TG ==)(

1602

rpmnnp

f

f

f

T

TTMR

TG

CLK

TG

CLK

CLK

TG

⋅⋅

===

Brzina TMPR2 greška

100 rpm 4800000 2.08 e-7

3000 rpm 20000 0.00005

30000 rpm 2000 0.0005

Brzina TMPR2 Greška brzine

100 rpm 1.33 75 rpm

3000 rpm 40 75 rpm

npTG=8 i T=100 ms npTG=8 , T=100 ms fclk=8MHz

3.5. a) Incremental encoder (1/3)

3.5. Merenja položaja i procena brzine rotora


A

B

index

Quadrature Encoder

dsPIC

Reset, definiše apsolutni položaj

Inkrementi položaja

N

nm πθ 2= N – broj impulsa po punom krugu (512, 1024, 5000)

n – broj prebrojanih impulsa u u odreñenom vremenskom intervalu. (ako je n=N , napravljen je pun krug )

Inkrement ugla u radijanima

nm 2πθ = UP = A↑·B+ A·B↑ + A↓·B+A·B↓

DOWN = A↑·B+ A·B↑ + A↓·B+A·B↓

Uvećanja rezolucije enkodera za četiri puta

AB

UP slučaj

3.5. Inkrement. enkoder -merenja položaja


N

n

N

brojrad == )(

2

)( θπ

θ

Ugao u radijanima i ugao kao broj N ∼∼∼∼ 2ππππ

Nm 42πθ =

t

θ(rad) θenc(broj)

N

0

2π

0

N/2 π

θDSP(broj)

0xFFFF

0

0x7FFF

4N

0

2N

DOWN = A↑·B+ A·B↑ + A↓·B+A·B↓

N

n

N

brojrad x

44

)(

2

)( 4 ==θ

πθ

Praktičan trik:moduo brojaca = N

Procena srednje vrednosti i brzine u vremenskom periodu T

Tn

T

kk

dt

dsrad

θ∆θθθω =−−≈= )1()()/( n – broj prebrojanih impulsa u T

Nili

N 4

22 πθ∆πθ∆ ==

)(4

2)(

4

2)()(

4

2)()()/( 11 broj

NTbroj

NTT

brojbroj

NT

radradsrad k

kkkk ωπθπθθπθθω ==∆=

−=

−= −−

3.5. Inkrem. enkoder -procena brzine


)(60

4)(

2

4

60

2)/(

2

4)( rpmn

NTrpmn

NTsrad

NTbroj refrefrefref ===

ππω

πω

N =512*4, T = 100ms, za 1000 rpm, treba zadati ≈≈≈≈ 3413.N =512*4, T = 10ms, za 1000 rpm, treba zadati ≈≈≈≈ 341.N =512*4, T = 1ms, za 1000 rpm, treba zadati ≈≈≈≈ 34.⇒ i ova metoda loše radi ukoliko pristiže nedovoljan broj impulsa!

Problem se može rešiti alternativnim metodama: Enkoder sa više impulsa, ali ovim se problem samo umanjuje, Merenje vremena izmeñu dva impulsa, Kombinovana metoda (najbolje rešenje),Observer brzine.

AD

dsPIC

0xFFC0 0x0000

0, VDCMAX

VDC(kT)

0, VADREF

Shift >> 1

0x7FE0 0x0000

VDC(t)

R1

R2

3.6. Merenja napona jednosmernog meñukola


Maksimum napona?340V+10% ?)()(

7.3442

7.3_ VV

V

VVV

kk

kV DCMAX

DC

REFAD

DCINADC =⋅+

=

00001

00)(_

xFFCV

VxFFCV

V

V

VxFFC

V

VbrojV

MAXDC

DCDCMAX

DC

REFAD

REFAD

REFAD

INADCDC ⋅=⋅

⋅⋅=⋅⋅=

napon ADC rez. DSP broj Format1.15

+VMAX 0xFFC0 0x7FE0 približno +1

0 0 0 0

1)()( >>= brojVbrojV ADCDC

32736)( ⋅=MAX

DC

DCDC

V

VbrojV

± IMAX

± VLEM

OP

AD

dsPIC

VOFSET

0xFFC0 0x0000

+ -

0x7FE0 (OFSET)

0x7FE0 0x8020

0, VADREF

I(kT)

L E M

VADREF

VV

OFFSETAMPREFAD 5.22

_ ==

63.52

_ =⋅

=MAXLEM

REFAD

V

VGAINAMP

3.6. Merenja struje armature


[ ] [ ]REFAD

REFAD

REFAD

MAX

AREFAD

REFAD

ALEMAMPREFAD

IN

V

VV

I

AI

V

VAIGGxFFC

V

VNUMBERADC

65472

22

65472

200_ ⋅

+=⋅

+⋅⋅=⋅=

[ ]3273632736_ +⋅=

MAX

A

I

AINUMBERADC [ ]

32736_MAX

A

I

AINUMBERI =

[ ] [ ] [ ]MAX

AREFAD

AMAXLEM

REFAD

MAX

MAXLEM

AAMPLEM I

AIVAI

V

V

I

VAIGG

22=

⋅

=

Kako podesiti GAMP

Struja ADC rezultat Broj u DSP 1.15 format

+IMAX 0xFFC0 0x7FE0 približno +1

-IMAX 0x0000 0x8020 približno -1

[ ]32736_

MAX

A

I

AINUMI =

[ ]32736_ DC

V

VVNUMV =

Struja Broj u DSP 1.15 format

+IMAX 0x7FE0 približno +1

-IMAX 0x8020 približno -1

Napon Broj u DSP 1.15 format

+VMAX 0x7FE0 približno +1

3.6. Brojni opsezi struja i napona


32736_MAXV

NUMV = +VMAX 0x7FE0 približno +1

0 0x0000 0

[ ] [ ] [ ]3273632736_*__

MAX

DC

MAX

DC

MAX

A

P

WP

V

VV

I

AINUMVNUMINUMP ===

Pored maksimalne moguće preciznosti, šta je ovde još dobro ?

uz 3273616)1)32736*32736(( =>><

errs

KKout

AiA

p

+=

errz

KerrKout i

p 11 −−+=

)()()(

)()()(

kTerrKkTIkTout

kTerrKTkTIkTI i

+=+−=

+

-

PI reg

a PWM BRZINA_REF

BRZINA

err out

Poziciona forma diskretnog PI regulatora

Diferencne

jednačina

Gde god vidiš s ti

posadi.T

z 11 −−

3.7. Regulator brzine – diskretni PI regulator


z1−

TKKKK Aii

App == ,

)()()( kTerrKkTIkTout p+=

[ ]errKzK

outzout

ip +−+

=−

−

)1( 1

1

[ ])()()(

)()()()(

kTInckToutkTout

kTerrKTkTerrkTerrKkTInc ip

+=

+−−=

LOWLOW

HIGHHIGH

LIMITkToutLIMITkToutif

LIMITkToutLIMITkToutif

kTInckToutkTout

=<

=>

+=

)()(

)()(

)()()(

jednačina

Inkrementalna forma diskretnog PI regulatora

Diferencne

jednačina

upamćena pozicija

novi inkrement

Kpωωωω

z-1

+

-

Kiωωωω

+

-

ωωωωRREF

ωωωωR +

+ +

+

V_MAX

V_MIN

z-1

Novi inkrement

Inc

PDC1

PDC1(kT-T)

Matlab

3.7. Regulator brzine – diskretni PI regulator


[ ]

);()(

;0101

;_1_1

;11

);()()(

;_)(

kTerrTkTerr

PDCPDCif

PERIODPWMPDCPERIODPWMPDCif

IncPDCPDC

kTerrKTkTerrkTerrKInc

BRZINAREFBRZINAkTerr

ip

=−=<=>

+=

+−−=−=

ωω

upamćena pozicija

Novi inkrement upravljačke promenjive

C-code

Start glavnog prg.


Inicijalizacija Motor Control module 1) PTCON enable, set PWM clock. set mode 2) PTPER = PWM_PERIOD 3) PWMCON2 updates enable 4) PDC1 = 0 ( počni sa 0 duty cycle) 5) PWMCON1 set PWMxH as PWM pin

Prekid Timer 1

Dozvoli i sledeći prekid Timer1

Čitanje ADC DC napon, struja armature

Čitanje brzine sa DC tachometra

Nakon ove init. MCM će početi sam da generiše PWM signal.

Timer1 definiše periodu digitalnog reg. brzine, 1ms

Čitamo brzinu, 1ms

3.8. Ukupan blok dijagram alg. programa


Dozvola prekida Timer 1


Upis novog faktora ispune PDC1=FAKTOR_ISPUNE

Return

Kontrola rampe referentne brzine

PI regulator brzine

DC tachometra

Inicijalizacija Timer 1 (clock div, upis PWM perioda,

dozvola rada� start)

main radi ostale stvari

U pozadini, MCM pravi PWM!!!

Ovde punimo PDC1, 1ms

Računamo PI reg., 1ms

Timer za PI reg brzine

(1) kod za inicijalizaciju µµµµC (startup code). inicijalizaciju (podešavanje) sistemskih modula (clock div., FLASH memory , watchdog ... ) inicijalizaciju perifernih modula (ADC, PWM module, UART, Encoder interface, Timer...), inicijalizaciju globalnih programskih promenjivih, Kada je sve podešeno, dozvoljavaju se potrebni prekidi i ulazi u mainloop.

Opis C koda

3.9. C –code za dc pogon upravljan po brzini


(2) Podešavanje rutina za inicijalizaciju pojedinih periferija

(3) osnovna petlja (mainloop)dobija novu referencu brzine sa serijske veze, od PC računara

(4) Prekidna rutina Timer 1 (period od 1 ms)čitanje brzine izvršenje dig. Zakona upravljanja upis novog faktora ispune

Sam C kod treba direktno objasniti iz pdf datateke

Documents

Digitalno regulisani pogoni jednosmerne struje · PID uc Regulator ωωωω Regulator ia ... naponski nivoa Driver za jednu granu QEA mosta QEB ATX ARX ... regulacija struje i