電機(jī)控制原理

　　無(wú)刷電機(jī)屬于自換流型（自我方向轉(zhuǎn)換），因此控制起來(lái)更加復(fù)雜。

　　BLDC電機(jī)控制要求了解電機(jī)進(jìn)行整流轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)子位置和機(jī)制。對(duì)于閉環(huán)速度控制，有兩個(gè)附加要求，即對(duì)于轉(zhuǎn)子速度/或電機(jī)電流以及PWM信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，以控制電機(jī)速度功率。

　　BLDC電機(jī)可以根據(jù)應(yīng)用要求采用邊排列或中心排列PWM信號(hào)。大多數(shù)應(yīng)用僅要求速度變化操作，將采用6個(gè)獨(dú)立的邊排列PWM信號(hào)。這就提供了最高的分辨率。如果應(yīng)用要求服務(wù)器定位、能耗制動(dòng)或動(dòng)力倒轉(zhuǎn)，推薦使用補(bǔ)充的中心排列PWM信號(hào)。

　　為了感應(yīng)轉(zhuǎn)子位置，BLDC電機(jī)采用霍爾效應(yīng)傳感器來(lái)提供絕對(duì)定位感應(yīng)。這就導(dǎo)致了更多線(xiàn)的使用和更高的成本。無(wú)傳感器BLDC控制省去了對(duì)于霍爾傳感器的需要，而是采用電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)(電動(dòng)勢(shì))來(lái)預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)子位置。無(wú)傳感器控制對(duì)于像風(fēng)扇和泵這樣的低成本變速應(yīng)用至關(guān)重要。在采有BLDC電機(jī)時(shí)，冰箱和空調(diào)壓縮機(jī)也需要無(wú)傳感器控制。

　　空載時(shí)間的插入和補(bǔ)充

　　大多數(shù)BLDC電機(jī)不需要互補(bǔ)的PWM、空載時(shí)間插入或空載時(shí)間補(bǔ)償?？赡軙?huì)要求這些特性的BLDC應(yīng)用僅為高性能BLDC伺服電動(dòng)機(jī)、正弦波激勵(lì)式BLDC電機(jī)、無(wú)刷AC、或PC同步電機(jī)。

　　控制算法

　　許多不同的控制算法都被用以提供對(duì)于BLDC電機(jī)的控制。典型地，將功率晶體管用作線(xiàn)性穩(wěn)壓器來(lái)控制電機(jī)電壓。當(dāng)驅(qū)動(dòng)高功率電機(jī)時(shí)，這種方法并不實(shí)用。高功率電機(jī)必須采用PWM控制，并要求一個(gè)微控制器來(lái)提供起動(dòng)和控制功能。

　　運(yùn)動(dòng)控制原理

　　運(yùn)動(dòng)控制與機(jī)器人密切相關(guān)。工業(yè)應(yīng)用中的機(jī)器人必須透過(guò)由多款電機(jī)所構(gòu)成的致動(dòng)器才能自行移動(dòng)，以執(zhí)行任務(wù)或透過(guò)機(jī)器手臂抓取工具。

　　機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)通常由電機(jī)控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電機(jī)本體(多為伺服電機(jī))組成。電機(jī)控制器具備智能運(yùn)算功能，并可傳送指令以驅(qū)動(dòng)電機(jī)。驅(qū)動(dòng)可提供增壓電流，根據(jù)控制器指令以驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)可以直接移動(dòng)機(jī)器人，也可通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)或鏈條系統(tǒng)讓機(jī)器人移動(dòng)。

　　圖1：機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

　　輸出類(lèi)型

　　移動(dòng)機(jī)器人往往用于探索大范圍面積的土地，并能夠使用各種螺旋槳、機(jī)器腳、輪子、軌道或機(jī)器臂移動(dòng)。例如各種NI展示平臺(tái)，包括VINI、VolksBot與Isadora。這些機(jī)器人分別使用了全向輪(Mecanum wheel)、一般輪以及機(jī)器手臂。而針對(duì)嵌入式控制，則可通過(guò)NI CompactRIO等嵌入式平臺(tái)，并整合實(shí)時(shí)控制器與FPGA。CompactRIO亦包含可重配置機(jī)箱，能夠容納多樣化的I/O配置，包含傳感器輸入與電機(jī)控制。

　　VINI是使用全向輪的機(jī)器人平臺(tái)，能以多方向行進(jìn)。除了像傳統(tǒng)輪子般的前進(jìn)與后退，全向輪亦可將輪軸旋轉(zhuǎn)為相反方向，以任何方向行進(jìn)。此款車(chē)輪已普遍用于必須能在狹小空間中移動(dòng)的自動(dòng)堆高機(jī)等應(yīng)用。

　　VINI還是一款地圖描繪機(jī)器人，通過(guò)NI工業(yè)級(jí)控制器與CompactRIO執(zhí)行路徑規(guī)劃與數(shù)據(jù)處理作業(yè)。嵌入式的工業(yè)級(jí)控制器提供雷射掃描地圖，并執(zhí)行機(jī)器視覺(jué)處理，讓CompactRIO接收傳感器數(shù)據(jù)，并在攝像機(jī)系統(tǒng)上控制伺服電機(jī)。