Išsamus drono variklio valdymo sprendimų vadovas

 

Pagrindinėje drono valdymo sistemoje variklio pavaros algoritmas vaidina lemiamą vaidmenį ne tik skrydžio stabilume ir reagavimui, bet ir ištvermės, triukšmo lygiams ir bendrai sąnaudų struktūrai . Dviejų dabartinių pagrindinių valdymo metodų - FOR (lauko orientuotos valdymo) ir tradicinės kvadratinių bangų valdymo (šešių žingsnių įtaisas) - skirtingi fokusavimai skirtinguose lygmenyse ir „Foc“. Šių dviejų sprendimų logika iš keturių dimensijų: principo, našumo, taikymo ir plėtros tendencija .

 

FOC kontrolė: galutinio tikslumo ir efektyvumo siekimas

FOC (į lauką orientuota valdymas) pasiekia tikslų elektromagnetinio sukimo momento valdymą, konvertuodama trijų fazių srovę į magnetinio lauko komponentus (i _ d ir i _ q) stačiakampėje koordinačių sistemoje .. Pagrindiniai jo pranašumai yra:

· Sinusinės bangos pavara: Dabartinė bangos forma yra lygesnė, o harmoninis iškraipymas yra mažesnis nei 5%;

· Platus greičio santykis: palaiko 1: 1000 greičio reguliavimą, apimantį nuo mažo greičio svyruojančio iki greitojo staigaus skrydžio;

· Labai mažas sukimo momento svyravimas: sukimo momento išėjimas yra tiesesnis, o skrydis yra stabilesnis;

· Greitas atsakymas: Valdymo kilpa iki 50 μs įgalina greitą sukimo momento reguliavimą .

 

„Square Wave Control“: paprastas, greitas, ekonomiškas

„Square Wave Control“ naudoja fiksuotą 120 laipsnių komutavimo strategiją ir daugiausia remiasi HALL jutikliais, kad nustatytų rotoriaus padėtį .. Valdymo metodas yra tiesioginis, tačiau jis yra ribotas:

· Trapecijos bangos sužadinimas: srovės harmoninio iškraipymo greitis yra toks pat didelis kaip 20-30%;

· Ribotas greičio diapazonas: bendras santykis yra 1:50;

· Sukimo momento virpėjimas: pastebimas vibracija ar staigūs pokyčiai

· Aparatinės įrangos paprastumas: Nereikia kodavimo įrenginio, todėl maža skaičiavimo apkrova ir sumažintos išlaidos .

 

Kaip pavyzdžių pagrindiniai rodikliai, naudojant tam tikrą vartotojo lygio drono (naudojant FOC) ir pradinio lygio platformos modelį (naudojant „Square Wave“), pagrindiniai rodikliai yra šie:

Metrika	FOC sprendimas (aukščiausios klasės)	„Square Wave Solution“ (pagrindinis)
Užveskite stabilumą	±0.1 m	±0.5 m
Akumuliatoriaus veikimo laikas	46 minutės	22 minutės
Triukšmo lygis	55db	68db
Vėjo sutrikimo reakcijos laikas	8 ms	35 ms
Variklio temperatūros kilimas	+18laipsnis	+32laipsnis
Per motorinės išlaidos	$25	$8

 

 

Skirtingi UAV tipai turi skirtingus maitinimo sistemų reikalavimus, todėl taip pat yra akivaizdžių skirtumų pasirinktoms kontrolės strategijoms .

 

Vartotojų dronai: stabilumo ir tylos siekimas

Prekiniai ženklai, tokie kaip DJI ir „Autel“, paprastai priima „Foc“ sprendimus:

· Didelio tikslumo slenkimas: FOR gali sumažinti PID parametrų reguliavimo sunkumus ir pagerinti padėties nustatymo stabilumą;

· Geresnis akumuliatoriaus veikimo laikas: Didelio efektyvumo pavara gali pagerinti visos mašinos energijos sunaudojimo greitį 8-12%;

· Tylus skrydis: „Sine Wave Drive“ sumažina aukšto dažnio triukšmą 6-10 db .

 

FPV lenktynių dronai: prioritetų nustatymas „Burst Power“

Produktuose, kurie siekia greičio ir kontroliuojamumo, pavyzdžiui, skraidančių dronų, kvadratinių bangų valdymas yra ekonomiškesnis:

· Greitas atsakymas: atsakymo vėlavimas visoje galioje yra tik 0,2 ms;

· Lengvas: pašalinant komponentus, tokius kaip kodavimo įrenginiai, žymiai sumažina sistemos svorį .

· Kainų pranašumas: Bendras disko sistemos biudžetas gali būti suspaustas iki trečdalio FOC .

 

Pramoniniai dronai: stabilumas ir tikslumas pirmiausia

Atliekant tokias užduotis kaip žemės ūkio purškimas, tikrinimas ir žemėlapių sudarymas, reikalingas ypač didelis kontrolės tikslumas, o FOC yra beveik standartinis:

· Stiprus anti-diskonavimas: variklio išėjimas yra stabilesnis ir gali žymiai slopinti laidžią vibraciją;

· Ilgesnis gyvenimas: sumažinkite mechaninį šoką ir padidinkite guolio tarnavimo laiką 3–5 kartus;

· Tikslus kintamasis valdymas: greičio reguliavimo tikslumą galima valdyti ± 5 aps / min .

 

Hibridinė kontrolė iškyla kaip nauja tendencija

Kai kurie gamintojai pristatė skrydžio būsenos atpažinimo mechanizmus, kad būtų galima pakeisti skirtingus valdymo metodus realiuoju laiku:

· Įgalinti „Foc“ kruizo metu, kad padidintumėte energijos vartojimo efektyvumą;

· Perjunkite į kvadratinių bangų valdiklį, kad būtų išaiškintas momentinis sukimo momentas greito pagreičio ir krypčių pakeitimo metu;

· Išsamus bandymas rodo maždaug 9% ištvermės pagerėjimą, išlaikant daugiau nei 85% manevringumo .

 

„SenSorless Foc“ greitai prasiskverbia į vidutinės klasės rinką

Naudojant naujus stebėtojų algoritmus (pvz., Stumdymo režimo stebėtojas, srauto įvertinimas), buvo žymiai pagerintas „Sensorless Foc“ kontrolės tikslumas:

· Greičio įvertinimo paklaida sumažėja iki mažesnės nei 0,5%;

· Pradinis sukimo momentas esant nuliniam greičiui gali pasiekti iki 30% vardinio sukimo momento .

· Kainos vienai ašiai sumažėjo iki 12 USD, o tai tinka daugumai vidutinio nuotolio UAV projektų .

 

Aparatūros naujovės ir toliau skatina atnaujinimus

· GAN galios įtaisai: padidinkite PWM dažnį iki 200 kHz ir sumažinkite srovės virpėjimą 60%;

· Integruotas tvarkyklės IC: tokios kaip „Ti DRV“ serija, kuri integruoja tvarkyklę ir MCU, kad būtų supaprastinta dizainas ir sumažina išlaidas 40%.

 

Nesvarbu, ar prioritetus „Foc“ tikslumui ir efektyvumui, ar kvadratinių bangų kontrolės paprastumui ir ekonomiškumui, jie visi randa savo vietą skirtingose rinkos dimensijose . dabartinės tendencijos:

· Aukščiausios klasės UAV rinka iš esmės pasiekė visišką „Foc“ aprėptį;

· Vidutinės klasės rinka greitai migruoja į „Sensorless Foc“;

· „Square Wave Control“ palaipsniui sutelkia dėmesį į konkrečias programas, tokias kaip žaislai ir lenktynės .

 

Galutinis pasirinkimas vis tiek turėtų grįžti prie paties produkto: Kokio tikslumo jums reikia? Kokias išlaidas galite priimti? Ar turite aiškių reikalavimų akumuliatoriui ir motoriniam tarnavimo tarnybai?

 

Tobulėjant variklio valdymo strategijoms ir tobulinant aparatūros galimybes, hibridiniai sprendimai, derinantys FOC ir kvadratinių bangų valdymą, yra pasirengę tapti pramonės standartu .