Drooni mootori juhtimislahenduste põhjalik juhend

 

Drooni põhikontrollisüsteemis mängib mootori ajami algoritm üliolulist rolli mitte ainult lennu stabiilsuse ja reageerimise osas, aga ka vastupidavuse, mürataseme ja üldise kulude struktuuri osas. Kahel praegusel peavoolu juhtimismeetodil - FOC (väljale orienteeritud juhtimine) ja traditsiooniline ruutlaine juhtimine (kuue -astmeline kommutatsioon) - on erinevates drooniplatvormide erinevatel tasanditel. Selles artiklis analüüsitakse nende kahe lahenduse erinevusi ja kohanemisloogikat neljast mõõtmest: põhimõte, tulemuslikkus, rakendus- ja arengusuund.

 

FOC -kontroll: lõpliku täpsuse ja tõhususe püüdlemine

FOC (väljale orienteeritud juhtimine) saavutab täpse elektromagnetilise pöördemomendi juhtimise, muutes kolmefaasilise voolu magnetvälja komponentideks (i _ d ja i _ q) ristkülikukujulises koordinaatsüsteemis. Selle peamised eelised on:

· Sinelaine ajam: praegune lainekuju on sujuvam ja harmooniline moonutus on alla 5%;

· Lai kiirusesuhe: toetab kiiruse 1: 1000, mis hõlmab madala kiirusega hõljumisest kiiret äkilist lendu;

· Äärmiselt madal pöördemomendi kõikumine: pöördemomendi väljund on lineaarsem ja lend stabiilsem;

· Kiire reageerimine: kuni 50 μs juhtimissilm võimaldab pöördemomendi kiiret reguleerimist.

 

Ruutlaine juhtimine: lihtne, kiire, kulutõhus

Ruutlaine juhtimine kasutab fikseeritud 120 -kraadist kommuteerimisstrateegiat ja tugineb rootori asendi määramiseks peamiselt saali anduritele. Juhtimismeetod on otsesem, kuid sellel on piiratud täpsus:

· Trapetsikujuline laine ergastus: praegune harmoonilise moonutuse kiirus on sama kõrge kui 20-30%;

· Piiratud kiirusevahemik: ühine suhe on 1:50;

· Pöördemomendi pulsatsioon: märgatav vibratsioon või äkilised muutused hõljumise või suunavahetuste ajal.

· Riistvara lihtsus: kooderit pole vaja, mille tulemuseks on madal arvutuslik koormus ja vähendatud kulud.

 

Võttes näidetena teatud mudeli drooni (kasutades FOC) ja algtaseme platvormi (kasutades ruutlainet), on peamised näitajad järgmised:

Meetriline	FOC-lahendus (tipptasemel)	Ruutlainelahendus (põhiline)
Hõljutage stabiilsust	±0.1 m	±0.5 m
Aku kestus	46 minutit	22 minutit
Müratase	55DB	68DB
Tuulehäire reageerimise aeg	8 ms	35 ms
Motoorse temperatuuri tõus	+18kraad	+32kraad
Mootorkulu	$25	$8

 

 

Erinevat tüüpi UAV -idel on energiasüsteemide jaoks erinevad nõuded, seega on kontrollistrateegiate valimisel ilmsed erinevused.

 

Tarbija droonid: stabiilsuse ja vaikuse taotlemine

Sellised kaubamärgid nagu DJI ja Autel võtavad üldiselt kasutusele FOC -lahendused:

· Täpne hõlpsus: FOC võib vähendada PID-parameetrite reguleerimise raskust ja parandada positsioneerimise stabiilsust;

· Parem aku kestus: suure efektiivsuse draiv võib parandada kogu masina energia kasutamise kiirust 8-12%;

· Vaikne lend: siinuslaine ajam vähendab kõrgsagedusmüra 6-10 db.

 

FPV võidusõidu droonid: Burst Poweri tähtsustamine

Kiirust ja juhitavust, näiteks droonide lendamist, on ruutlaine juhtimine kulutõhusam:

· Kiire vastus: reageerimise viivitus täieliku väljundi korral on ainult 0. 2MS;

· Kerge: komponentide, nagu kooderid, kõrvaldamine vähendab süsteemi kaalu märkimisväärselt.

· Kulude eelis: üldise draivisüsteemi eelarve saab kokku suruda ühe kolmandiku fookusest.

 

Tööstuslikud droonid: kõigepealt stabiilsus ja täpsus

Sellistes ülesannetes nagu põllumajanduslik pihustamine, kontrollimine ja kaardistamine on vajalik äärmiselt kõrge kontrolli täpsus ja FOC on peaaegu standardne:

· Tugev kummutatus: mootori väljund on stabiilsem ja võib juhtivat vibratsiooni märkimisväärselt maha suruda;

· Pikem eluiga: vähendage mehaanilist šokki ja suurendage laagri eluiga 3–5 korda;

· Täpne muutuv kontroll: kiiruse reguleerimise täpsust saab juhtida ± 5 p / min.

 

Hübriidkontroll on kujunemas uue trendina

Mõned tootjad on kehtestanud lennu staatuse äratundmismehhanismid, et saavutada erinevate juhtimismeetodite reaalajas lülitamine:

· Võimaldada energiatõhususe parandamiseks kruiisimise ajal fookust;

· Lülitage ruutlaine juhtimisse, et vabaneda kiire kiirenduse/suuna muutmise ajal vahetu pöördemoment;

· Põhjalik testimine näitab vastupidavuse paranemist umbes 9%, säilitades samal ajal rohkem kui 85% manööverdatavusest.

 

Anduritu fookus tungib kiiresti keskklassi turgu

Uute vaatlejate algoritmide (näiteks libisemisrežiimi vaatleja, voo hindamine) abil on andurivaba fookuse kontrolli täpsust märkimisväärselt paranenud:

· Kiiruse hindamise viga vähendatakse vähem kui 0. 5%;

· Pöördemoment nullkiirusel võib ulatuda kuni 30% -ni nimivormi pöördemomendist.

· Telje hind on langenud 12 dollarini, mis sobib enamiku UAV-i keskklassi projektide jaoks.

 

Riistvarainnovatsioon jätkab versiooniuuenduste suurendamist

· GAN Power Seadmed: suurendage PWM -i sagedust 200 kHz -ni ja vähendage voolu pulsatsiooni 60%;

· Integreeritud draiveri IC: näiteks TI DRV seeria, mis integreerib juhi ja MCU disaini lihtsustamiseks ja kulude vähendamiseks 40%.

 

Ükskõik, kas seate tähtsuse järjekorda FOC täpsuse ja tõhususe või ruutlaine juhtimise lihtsuse ja kulutõhususe, leiavad nad kõik oma koha erinevates turumõõtmetes. Praegused suundumused näitavad:

· Tippkvaliteediga UAV-turg on põhimõtteliselt saavutanud FOC-i täieliku katvuse;

· Keskklassi turg rändab kiiresti anduritu fookusesse;

· Ruudulaine juhtimine keskendub järk -järgult konkreetsetele rakendustele nagu mänguasjad ja võidusõit.

 

Lõplik valik peaks ikkagi toote enda juurde naasma: millist täpsust vajate? Mis hinnaga saate aktsepteerida? Kas teil on selged nõuded aku ja mootori eluea kohta?

 

Kui motoorse juhtimisstrateegiad arenevad ja riistvaravõimalused edenevad, on Hybrid Solutions, mis ühendavad FOC -i ja ruutlaine juhtimist, muutuda tööstusstandardiks.