Kontrol motor DC - kurva torsi-kecepatan

Saya mengalami kesulitan memahami bagaimana cara praktis menggunakan kurva torsi-kecepatan motor DC.

Saya mengerti bahwa gradien kurva kecepatan-torsi ditentukan oleh desain motor, posisi kurva yang tepat tergantung pada tegangan yang diberikan. Jadi jika tegangan diubah kurva kecepatan-torsi juga berubah tetapi tetap sejajar dengan kurva awal sebelum tegangan diubah. Lihat gambar di bawah.

Jadi tebakan intuitif saya adalah bahwa ketika menggunakan motor pada titik operasi yang diinginkan (kecepatan yang diinginkan dan torsi yang diinginkan), kurva kecepatan-torsi yang sesuai Cd memiliki gradien yang ditentukan dalam lembar data motor dan melewati titik operasi. Kurva Cd ini diperoleh pada tegangan Vd yang sesuai . Lihat diagram di bawah ini.

Jadi tebakan saya berikutnya adalah bahwa agar motor beroperasi pada titik operasi yang diinginkan ini, Anda harus mengatur tegangan yang diterapkan ke motor ke Vd , dan menerapkan Id saat ini (dihitung menggunakan torsi dan konstanta torsi).

Sekarang dari apa yang saya baca ini bukan apa yang dilakukan pada pengontrol motor DC. Ini tampaknya hanya menggerakkan motor menggunakan arus dan semacam sihir PWM seperti yang ditunjukkan pada diagram berikut oleh maxon.

Adakah yang tahu mengapa tegangan tidak digunakan dalam kontrol motor DC dan hanya arus saja? Saya tidak mengerti bagaimana Anda dapat mengatur kecepatan jika Anda tidak mengubah voltase? Dan untuk apa PWM berguna?

Saya telah mencari berjam-jam melalui internet dan tidak dapat menemukan sesuatu yang relevan.

Terima kasih,

Antoine.

Masalahnya adalah Anda tidak dapat mengontrol tegangan dan arus. Anda menerapkan tegangan, dan motor menarik arus apa pun yang diinginkannya (tergantung pada kemampuan Anda untuk memasok arus itu). Atau, Anda membuat pengontrol arus yang secara otomatis menyesuaikan tegangan untuk mempertahankan arus yang diinginkan.

Sebuah analogi akan mendorong benda melalui madu. Tegangan setara dengan gaya yang Anda berikan, dan arus setara dengan kecepatan objek.

Objek bergerak dengan kecepatan yang tergantung pada seberapa keras Anda mendorong, dan dimensi objek. Anda tidak dapat memilih untuk mendorong dengan lembut dan cepat, dan Anda tidak dapat memilih untuk mendorong dengan sangat keras dan perlahan. Jika Anda ingin objek bergerak pada kecepatan tertentu, Anda tidak punya pilihan selain menyesuaikan jumlah gaya yang Anda terapkan sampai bergerak pada kecepatan itu. Jika bergerak terlalu cepat, Anda mengurangi kekuatan. Terlalu lambat, dan Anda meningkatkan kekuatan.

Beginilah cara motor dikontrol. 'Sihir' PWM hanyalah cara untuk mengontrol tegangan yang tidak menyebabkan pengontrol tegangan menjadi sangat panas. (Alternatifnya adalah sumber tegangan linier, yang akan menjadi sangat panas).

Sebelum kita masuk ke apa yang terjadi di pengontrol motor, ada baiknya melihat grafik yang berbeda:

Di sini kita dapat melihat bahwa torsi yang dihasilkan oleh motor murni fungsi dari arus yang mengalir melalui belitan, dan itu cukup linier. Jika Anda ingin menghasilkan torsi tertentu di motor, yang perlu Anda lakukan adalah melihat pada grafik untuk arus yang diperlukan, kemudian beri tahu pengontrol Anda saat ini untuk memberikan arus ini. Ia melakukan ini dengan secara konstan mengukur arus aktual, dan menyesuaikan tegangan pada motor (menggunakan sihir PWM).

Sekarang kami memiliki situasi yang sangat bagus untuk pengontrol robot kami. Dengan asumsi dunia tanpa gesekan, torsi motor sebanding dengan akselerasi. Jika Anda dapat mengontrol akselerasi, maka Anda dapat dengan mudah mengontrol kecepatan dan posisi motor.

Pengontrol posisi motor mengetahui lintasan yang dibutuhkan dari motor, dan dapat menghitung berapa torsi yang dibutuhkan di setiap titik selama lintasan ini (karena ia mengetahui akselerasi di setiap titik lintasan). Ini juga melihat posisi aktual motor, yang tidak akan benar karena gesekan, dan menggunakan kesalahan posisi untuk menyesuaikan jumlah torsi yang diinginkan. Ini kemudian mengubah permintaan torsi menjadi permintaan saat ini, dan memberikan itu ke pengontrol saat ini.

Dan di sana Anda memiliki servo.