اصل موتورهای DC

اصل کنترل موتور DC بدون جاروبک به شرح زیر است: برای چرخاندن موتور، واحد کنترل ابتدا باید موقعیت روتور موتور را بر اساس سنسور هال{0}} تعیین کند. سپس، با توجه به سیم‌پیچ‌های استاتور، ترتیب روشن (یا خاموش شدن) ترانزیستورهای قدرت در اینورتر را تعیین می‌کند. ترانزیستورهای AH، BH و CH (که ترانزیستورهای قدرت بازوی بالایی نامیده می شوند) و ترانزیستورهای AL، BL و CL (به نام ترانزیستورهای قدرت بازوی پایین) در اینورتر به طور متوالی از سیم پیچ های موتور عبور می کنند و میدان مغناطیسی چرخشی در جهت عقربه های ساعت (یا خلاف جهت عقربه های ساعت) ایجاد می کنند. این میدان مغناطیسی با آهن‌رباهای روتور تعامل می‌کند، بنابراین باعث می‌شود که موتور در جهت عقربه‌های ساعت/عکس{5}}در جهت عقربه‌های ساعت بچرخد. هنگامی که روتور موتور به موقعیتی می‌چرخد که حسگر هال مجموعه دیگری از سیگنال‌ها را حس می‌کند، واحد کنترل مجموعه بعدی ترانزیستورهای قدرت را روشن می‌کند. این چرخه ادامه می یابد و به موتور اجازه می دهد تا در همان جهت بچرخد تا زمانی که واحد کنترل تصمیم بگیرد روتور موتور را متوقف کند، در این مرحله ترانزیستورهای قدرت خاموش می شوند (یا فقط ترانزیستورهای قدرت بازوی پایین روشن می شوند). برای معکوس کردن جهت روتور، ترانزیستورهای قدرت به ترتیب معکوس روشن می شوند.

الگوی کلیدزنی پایه برای ترانزیستورهای قدرت را می توان به صورت زیر نشان داد: AH، BL → AH، CL → BH، CL → BH، AL → CH، AL → CH، BL. با این حال، تغییر آنها به عنوان AH، AL، BH، BL، یا CH، CL مطلقاً ممنوع است. علاوه بر این، از آنجایی که قطعات الکترونیکی همیشه یک زمان پاسخ سوئیچینگ دارند، زمان سوئیچینگ ترانزیستورهای قدرت باید این زمان پاسخ را در نظر بگیرد. در غیر این صورت، اگر بازوی بالایی (یا بازوی پایینی) قبل از باز شدن بازوی پایینی (یا بازوی بالایی) به طور کامل بسته نشود، یک اتصال کوتاه رخ می دهد و باعث سوختن ترانزیستور قدرت می شود.

هنگامی که موتور شروع به چرخش می کند، واحد کنترل فرمان (متشکل از سرعت تنظیم شده توسط راننده و نرخ شتاب/کاهش سرعت) را با سرعت تغییر سیگنال حسگر سالن مقایسه (یا از طریق نرم افزار محاسبه می کند) تا مشخص کند کدام دسته از کلیدها (AH، BL، AH، CL، BH، CL، یا ...) باید چه مدت روشن باشند. اگر سرعت کافی نباشد، زمان روشن- طولانی تر است. اگر سرعت بیش از حد باشد، زمان روشن{4}}کمتر است. این بخش از عملیات توسط PWM مدیریت می شود. PWM (مدولاسیون عرض پالس) سرعت موتور را تعیین می کند و تولید چنین PWM کلید دستیابی به کنترل دقیق سرعت است.

کنترل سرعت بالا باید در نظر بگیرد که آیا وضوح ساعت سیستم برای کنترل زمان پردازش دستورالعمل های نرم افزار کافی است یا خیر. علاوه بر این، نحوه دسترسی به تغییرات سیگنال حسگر هال بر عملکرد، دقت و عملکرد زمان واقعی پردازنده تأثیر می‌گذارد. برای کنترل-سرعت پایین، به‌ویژه شروع‌های کم-سرعت، سیگنال سنسور هال کندتر تغییر می‌کند. بنابراین، روش اکتساب سیگنال، زمان‌بندی پردازش و پیکربندی مناسب پارامترهای کنترلی بر اساس ویژگی‌های موتور بسیار مهم است. از طرف دیگر، بازخورد سرعت را می توان برای استفاده از تغییرات رمزگذار به عنوان مرجع تغییر داد و وضوح سیگنال را برای کنترل بهتر افزایش داد. عملکرد روان موتور و پاسخ خوب نیز به مناسب بودن کنترل PID بستگی دارد. همانطور که قبلا ذکر شد، موتورهای DC بدون جاروبک از کنترل حلقه بسته استفاده می کنند. بنابراین، سیگنال بازخورد به واحد کنترل می گوید که سرعت موتور چقدر از سرعت هدف فاصله دارد{16}}این خطا است. دانستن خطا نیاز به جبران دارد که می توان از طریق روش های کنترل مهندسی سنتی مانند کنترل PID به آن دست یافت. با این حال، وضعیت و محیط تحت کنترل در واقع پیچیده و قابل تغییر است. اگر کنترل قوی و بادوام مورد نیاز باشد، عواملی که باید در نظر گرفته شوند احتمالاً خارج از کنترل کامل مهندسی سنتی هستند. بنابراین، کنترل فازی، سیستم های خبره و شبکه های عصبی نیز در تئوری های مهم کنترل هوشمند PID گنجانده می شوند.