Introducere în -controlul motorului în timp real
Controlul motorului-în timp real se referă la o tehnologie de control-în buclă închisă care finalizează întregul proces-achiziția semnalului motorului, calculul controlului și ieșirea comenzii-într-o perioadă de timp specificată. Cerința sa de bază este ca latența de răspuns a sistemului de control în ceea ce privește starea de funcționare a motorului să rămână sub un prag definit. Sistemul trebuie să ajusteze dinamic ieșirile de control ca răspuns la modificările-în timp real ale sarcinii motorului și ale condițiilor de funcționare, asigurând o funcționare stabilă conform specificațiilor prestabilite. Această tehnologie servește ca un pilon fundamental pentru obținerea unui control precis al mișcării în domenii precum automatizarea industrială, robotica și transportul de energie nouă.
Componentele controlului motor-în timp real
Din punct de vedere tehnic, arhitectura unui-sistem de control al motorului în timp real cuprinde în general trei componente de bază: stratul de detectare, stratul de control și stratul de antrenare. Stratul de detectare utilizează componente precum codificatoare de poziție, senzori de curent și senzori de viteză pentru a capta-parametrii de funcționare în timp real-, inclusiv poziția rotorului, curentul de fază, viteza de rotație și cuplul-și transmite aceste date către unitatea de control la intervale foarte scurte. Pe baza stării-în timp real și a comenzilor țintă dobândite, stratul de control execută algoritmi de control pentru a genera noi semnale de control al unității în timpul alocat. Stratul de antrenare ajustează apoi stările de comutare ale dispozitivelor de alimentare pentru a modifica tensiunea și frecvența curentului furnizate motorului, permițând astfel ajustarea-în timp real a stării de funcționare a motorului. Pentru a îndeplini cerințele „-în timp real”, ciclurile de control sunt setate în funcție de tipul de motor și de scenariul aplicației: în timp ce ventilatoarele și pompele industriale standard funcționează de obicei pe cicluri la nivel de milisecunde-, articulațiile roboților industriali și servomotoarele necesită adesea cicluri în intervalul de sute sau chiar zeci de microsecunde. Toate calculele și rezultatele trebuie finalizate în cadrul fiecărui ciclu; nerespectarea acestui lucru poate duce la instabilitate a controlului și performanță degradată.
Tehnologii de bază pentru-controlul motorului în timp real
La nivel de tehnologie de bază, algoritmii și platformele hardware sunt cei doi factori esențiali care determină performanța controlului-în timp real. În ceea ce privește algoritmii, controlul PID tradițional rămâne soluția cea mai comună pentru aplicațiile care necesită precizie moderată, datorită structurii sale simple și a sarcinii de calcul reduse. Cu toate acestea, pe măsură ce cerințele industriei pentru precizie de control și răspuns dinamic se intensifică, algoritmi avansați-cum ar fi Model Predictive Control (MPC), control adaptiv, control al modului glisant și control inteligent (de exemplu, control neclar și control al rețelei neuronale)-sunt din ce în ce mai adoptați. Acești algoritmi avansați implică o complexitate de calcul mai mare, impunând astfel cerințe mai mari asupra capacităților de procesare-în timp real ale hardware-ului de control. În ceea ce privește platformele hardware, sistemele timpurii de control-motoarelor în timp real utilizau în mod predominant circuite de control analogice dedicate; deși erau stabile, acestea nu aveau flexibilitate funcțională. Soluțiile curente curente se bazează în principal pe control digital, utilizând platforme precum microcontrolere încorporate (MCU), procesoare de semnal digital (DSP), matrice de porți programabile în câmp-(FPGA) și cipuri dedicate de control al mișcării. FPGA-urile, în special, sunt din ce în ce mai adoptate pentru controlul sincron cu mai multe motoare și aplicațiile de control servo dinamic-înalte, valorificându-și capabilitățile de procesare paralelă bazate pe hardware-pentru a realiza calcule cu viteză mare-cu timpi de ciclu extrem de scurti. În plus, platformele de control industrial bazate pe{19}}sisteme de operare în timp real (RTOS) sunt din ce în ce mai răspândite; acestea asigură îndeplinirea sarcinilor de control în intervale de timp specificate prin configurarea priorităților de programare a sarcinilor și optimizarea latenței de răspuns la întrerupere.
Modele specifice pentru-controlul motorului în timp real
Microcontrolerul AM263Px Sitara™ Arm® este proiectat pentru a îndeplini cerințele complexe de procesare-în timp real ale produselor încorporate industriale și auto de următoarea-generație. Familia AM263Px MCU cuprinde mai multe dispozitive compatibile pin-la-pin, cu până la patru nuclee Arm® Cortex®-R5F de 400 MHz. Subsistemele Arm® R5F pot fi programate să funcționeze fie în mod lockstep, fie în mod dual-core, permițând diferite configurații funcționale de siguranță. Subsistemul de comunicații industriale (PRU-ICSS) acceptă protocoale Ethernet industriale integrate (cum ar fi PROFINET®, EtherNet/IP®, EtherCAT® și altele), conectivitate Ethernet standard și interfețe I/O personalizate. Această serie este concepută pentru viitoarele aplicații de control al motorului și putere digitală care utilizează module avansate de detecție analogică și de comandă digitală.
Mai multe nuclee R5F sunt organizate într-un subsistem cluster cu 256KB de memorie TCM (Tightly Coupled Memory) partajată și 3MB de SRAM partajat, reducând în mod semnificativ dependența de memoria externă. Fiabilitatea este îmbunătățită prin implementarea extinsă a ECC în memoria pe-cip, periferice și interconexiuni. Un firewall granular gestionat de un modul de securitate hardware (HSM)-permite dezvoltatorilor să îndeplinească cerințe stricte de proiectare pentru sistemele-sensibile la siguranță. Dispozitivele AM263Px oferă, de asemenea, accelerare de criptare/decriptare și capabilități de pornire securizată.
Parametrii-de control al motorului în timp real
|
CPU |
Cortexul brațului-R5F |
|
tip ADC |
SAR de 5 12-biți |
|
Procesare totală (MIPS) |
0.0008 |
|
Caracteristici |
Automatizare, CAN, CAN FD, EnDat 2.2, EtherCAT, EtherNet/IP, Ethernet, Interfață de memorie externă, Criptare hardware (AES/DES/SHA/MD5), I2C, IO-Link, Protocoale industriale integrate, OSPI, Profinet, QSPI, SD/SDIO, SPI, UART |
|
UART |
6 |
|
POATE (#) |
8 (CAN-FD) |
|
PWM (Ch) |
64 |
|
Securitate |
Accelerare criptografică, Gestionarea ciclului de viață al dispozitivului, Pornire securizată, Depanare securizată, Aprovizionare securizată |
|
Numărul de canale ADC |
30 |
|
SPI |
8 |
|
Interval de temperatură de funcționare (grade) |
-40 până la 125 |
|
Evaluare |
Catalog |
|
Interfață de comunicare |
CAN, CAN-FD, I2C, OSPI, QSPI, SD/SDIO, SPI, UART |
|
Sistem de operare |
BareMetal (Fără OS), FreeRTOS, ThreadX |
|
Acceleratoare hardware |
Accelerator matematic trigonometric |
|
Edge AI activat |
Da |
|
Numărul de GPIO |
140 |
Tag-uri populare: control motor-în timp real, producători, furnizori de control motor-în timp real din China, Cip MCU de automatizare, Cip MCU de putere redusă, Microprocesor și cip DSP, Cip SoC pentru rețele multimedia și industriale, Controlul motorului în timp real, Cip MCU de detectare
