Obsežen vodnik za rešitve za nadzor z brezpilotnimi motorji

 

V sistemu za nadzor jedra drona ima algoritem motornega pogona ključno vlogo - ne le pri stabilnosti letenja in odzivnosti, temveč tudi v vzdržljivosti, ravni hrupa in celotni strukturi stroškov . dve trenutni metodi nadzora nad upravljanjem - foc (polja, ki je usmerjena Razlike in logika prilagajanja teh dveh rešitev iz štirih dimenzij: načelo, uspešnost, uporaba in razvojni trend .

 

Nadzor FOC: zasledovanje končne natančnosti in učinkovitosti

FOC (polno usmerjeno krmiljenje) dosega natančen nadzor elektromagnetnega navora s pretvorbo trifaznega toka v komponente magnetnega polja (i _ d in i _ q) v pravokotnem koordinatnem sistemu . Njegova jedrna prednosti so:

· Sinusni valovni pogon: trenutna valovna oblika je gladka, harmonično popačenje pa manj kot 5%;

· Razmerje med široko hitrostjo: podpira regulacijo 1: 1000 hitrosti, ki pokriva od nizke hitrosti, ki se giblje do hitrega nenadnega leta;

· Izjemno nizko nihanje navora: izhod navora je bolj linearni in let bolj stabilen;

· Hiter odziv: Krmilna zanka do 50 μs omogoča hitre prilagoditve navora .

 

Krmiljenje kvadratnih valov: preprost, hiter, stroškovno učinkovit

Square Control uporablja fiksno 120 -stopinjsko komutacijsko strategijo in se v glavnem opira na senzorje dvorane, da določi položaj rotorja . Metoda nadzora je bolj neposredna, vendar ima omejeno natančnost:

· Trapezoidno vzbujanje valov: trenutna hitrost harmoničnega popačenja je visoka kot 20-30%;

· Razpon omejenega hitrosti: skupno razmerje je 1:50;

· Navor valovanja: opazne vibracije ali nenadne spremembe med premikom ali usmerjenimi premiki .

· Enostavnost strojne opreme: Nobena dajalnik ni potreben, kar ima za posledico nizko računsko obremenitev in znižane stroške .

 

Kot primeri jemo določen model potrošniškega drona (z uporabo FOC) in začetne platforme (z uporabo kvadratnega vala) kot primeri, ključni kazalniki so naslednji:

Metrika	Rešitev FOC (vrhunski)	Raztopina kvadratnega vala (osnovna)
Stabilnost lebdenja	±0.1 m	±0.5 m
Življenjska doba baterije	46 minut	22 minut
Nivo hrupa	55db	68db
Odzivni čas motenja vetra	8 ms	35 ms
Dvig temperature motorja	+18stopinja	+32stopinja
Stroški na motorice	$25	$8

 

 

Različne vrste UAV imajo različne zahteve za elektroenergetske sisteme, zato obstajajo tudi očitne razlike v izbiri strategij nadzora .

 

Potrošniški droni: zasledovanje stabilnosti in tišine

Blagovne znamke, kot sta DJI in Autel, na splošno sprejemajo rešitve FOC:

· Visoko natančno lebdenje: FOC lahko zmanjša težave pri nastavitvi parametrov PID in izboljša stabilnost pozicioniranja;

· Boljša življenjska doba baterije: pogon z visoko učinkovitostjo lahko izboljša stopnjo porabe energije celotnega stroja z 8-12%;

· Tihi let: Sine valovi

 

FPV dirkalni brezpilotni letali: Prednostna nalaganje moči

V izdelkih, ki zasledujejo hitrost in obvladljivost, kot so leteči droni, je nadzor kvadratnih valov bolj stroškovno učinkovit:

· Hiter odziv: zamuda odziva pri polni izhodi moči je le 0,2 ms;

· Lahka: Odpravljanje komponent, kot so dajalniki, znatno zmanjša težo sistema .

· STROŠKA PREDNOSTI: Skupni proračun sistema pogona je mogoče stisniti na tretjino foc .

 

Industrijski droni: stabilnost in natančnost najprej

Pri nalogah, kot so kmetijsko brizganje, pregled in preslikava, je potrebna izjemno visoka natančnost nadzora in FOC je skoraj standardna:

· Močna proti diskurščini: izhod motorja je bolj stabilen in lahko znatno zavira prevodne vibracije;

· Daljša življenjska doba: Zmanjšajte mehanski šok in povečajte življenjsko dobo za 3 do 5 -krat;

· Natančno spremenljivo krmiljenje: Natančnost regulacije hitrosti je mogoče nadzorovati znotraj ± 5RPM .

 

Hibridni nadzor se pojavlja kot nov trend

Nekateri proizvajalci so uvedli mehanizme prepoznavanja stanja letenja za doseganje preklapljanja v realnem času različnih kontrolnih metod:

· Omogočite FOC med križarjenjem za izboljšanje energetske učinkovitosti;

· Preklopite na nadzor kvadratnega vala, da sprostite takojšen navor med hitro spremembo pospeška/smeri;

· Celovito testiranje kaže na izboljšave vzdržljivosti v višini približno 9%, hkrati pa ohrani več kot 85% manevriranja .

 

Brez senzorjev FOC hitro prodre v trg srednjega razreda

S pomočjo novih algoritmov opazovalca (kot so opazovalec drsnega načina, ocena toka) je bila natančnost kontrolne natančnosti brez senzorjev bistveno izboljšana:

· Napaka ocene hitrosti se zmanjša na manj kot 0,5%;

· Zagon navor pri ničelni hitrosti lahko doseže do 30% nazivnega navora .

· Stroški na osi so znižali na 12 dolarjev, kar je primerno za večino projektov UAV srednjega dosega .

 

Inovacije strojne opreme še naprej spodbujajo nadgradnje

· GAN napajalne naprave: povečajte frekvenco PWM na 200kHz in zmanjšajte trenutno valovanje za 60%;

· Integrirani gonilniki IC: na primer serija Ti DRV, ki združuje gonilnika in MCU za poenostavitev zasnove in zmanjšanje stroškov za 40%.

 

Ne glede na to, ali dajete prednost natančnosti in učinkovitosti FOC-a ali preprostosti in stroškovne učinkovitosti nadzora kvadratnih valov, vsi najdejo svoje mesto v različnih tržnih dimenzijah . trenutni trendi kažejo:

· Visokokakovostni trg UAV je v bistvu dosegel popolno pokritost FOC;

· Trg srednjega dosega se hitro seli v brez senzorjev Foc;

· Krmiljenje kvadratnih valov se postopoma osredotoča na posebne aplikacije, kot so igrače in dirke .

 

Končni izbor bi se moral še vedno vrniti v sam izdelek: kakšno natančnost potrebujete? Kakšne stroške lahko sprejmete? Ali imate jasne zahteve za življenjsko dobo baterije in življenjsko dobo motorja?

 

Ko se strategije nadzora motorja razvijajo in strojne zmogljivosti napredujejo, so hibridne rešitve, ki združujejo FOC in Square Wave Control, postale industrijski standard .