บอร์ดไดรเวอร์เซอร์โวบรรลุการซิงโครไนซ์ตำแหน่ง/ความเร็ว/แรงบิดที่มีความแม่นยำสูงผ่านอัลกอริธึมควบคุมแบบวงปิดได้อย่างไร

บอร์ดไดรเวอร์เซอร์โวบรรลุการซิงโครไนซ์ตำแหน่ง ความเร็ว และแรงบิดที่มีความแม่นยำสูงผ่านอัลกอริธึมควบคุมแบบวงปิด แกนหลักของแนวทางนี้อยู่ที่กลไกการปรับ "ข้อเสนอแนะ-การเปรียบเทียบ-การแก้ไข" แบบไดนามิก ผสมผสานสถาปัตยกรรมการควบคุมแบบหลายลูปเข้ากับการเพิ่มประสิทธิภาพอัลกอริทึมอัจฉริยะ ต่อไปนี้เป็นคำอธิบายอย่างง่ายเกี่ยวกับหลักการทำงานของมัน:

1. ตรรกะหลักของการควบคุมแบบ Closed-Loop: ผลตอบรับและการแก้ไข
การควบคุมวงปิดของระบบเซอร์โวคล้ายกับ "การขับขี่อัตโนมัติ":

การตั้งค่าเป้าหมาย: ผู้ใช้ป้อนคำสั่งตำแหน่ง (เช่น "ย้ายไปที่ 100 มม.") คำสั่งความเร็ว (เช่น "500rpm") หรือคำสั่งแรงบิด (เช่น "10N·m")
ข้อเสนอแนะแบบเรียลไทม์: ตัวเข้ารหัส (หรือเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์) จะตรวจสอบตำแหน่งมอเตอร์ ความเร็ว และแรงบิดที่เกิดขึ้นจริงอย่างต่อเนื่อง และส่งข้อมูลนี้ไปยังบอร์ดไดรเวอร์
การเปรียบเทียบข้อผิดพลาด: บอร์ดไดรเวอร์คำนวณความแตกต่างระหว่างค่าเป้าหมายและค่าป้อนกลับ (เช่น "ตำแหน่งปัจจุบัน 95 มม. ข้อผิดพลาด 5 มม.")
การแก้ไขแบบไดนามิก: แรงดัน/กระแสเอาต์พุตจะถูกปรับเพื่อชดเชยข้อผิดพลาด ทำให้ค่าจริงใกล้กับค่าเป้าหมายมากขึ้น

2. สถาปัตยกรรมการควบคุมแบบสามลูป: การควบคุมแบบเลเยอร์การทำงานร่วมกัน
โดยทั่วไปบอร์ดไดรเวอร์เซอร์โวจะใช้ระบบควบคุมสามชั้น: ลูปตำแหน่ง ลูปความเร็ว และลูปปัจจุบัน (ลูปแรงบิด) แต่ละวงมีหน้าที่รับผิดชอบต่อมิติความแม่นยำที่แตกต่างกัน:

วงปัจจุบัน (การควบคุมแรงบิด):
ฟังก์ชัน: ควบคุมกระแสมอเตอร์โดยตรง ให้การตอบสนองแรงบิดที่รวดเร็ว
หลักการ: ด้วยการปรับรอบการทำงานของสัญญาณ PWM ความแรงของสนามแม่เหล็กของมอเตอร์จะถูกควบคุมอย่างแม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่าแรงบิดเอาท์พุตตรงกับคำสั่ง
ความคล้ายคลึง: เช่นเดียวกับ "การควบคุมกล้ามเนื้อ" จะเป็นการกำหนดปริมาณแรงที่ใช้โดยตรง
วงความเร็ว:
ฟังก์ชัน: สร้างบนวงปัจจุบัน เพื่อรักษาความเร็วของมอเตอร์ให้คงที่
หลักการ: ตามการตอบสนองของตัวเข้ารหัส โดยจะปรับคำสั่งลูปปัจจุบันเพื่อลดความผันผวนของความเร็ว (เช่น การชะลอตัวระหว่างการเปลี่ยนแปลงโหลดกะทันหัน)
ความคล้ายคลึง: เช่นเดียวกับ "การควบคุมคันเร่ง" มันรักษาความเร็วในการขับขี่ให้คงที่
ห่วงตำแหน่ง:
ฟังก์ชัน: บรรลุตำแหน่งที่แม่นยำในที่สุด
หลักการ: ขึ้นอยู่กับตำแหน่งเป้าหมายและตำแหน่งจริง จะสร้างคำสั่งความเร็ว (เช่น "ตำแหน่งปัจจุบัน 95 มม. เร่งความเร็วถึง 500rpm") ซึ่งจากนั้นจะดำเนินการตามลูปความเร็วและกระแส
คำเปรียบเทียบ: เช่นเดียวกับ "ระบบนำทาง" มันวางแผนเส้นทางและกำหนดทิศทางการขับขี่ กลไกการทำงานร่วมกัน:

เอาท์พุตของลูปด้านนอก (ลูปตำแหน่ง) ทำหน้าที่เป็นอินพุตของลูปด้านใน (ลูปความเร็ว) ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นอินพุตของลูปปัจจุบัน ทำให้เกิดลูกโซ่แก้ไข "แบบเป็นชั้น"
ตัวอย่างเช่น เมื่อข้อผิดพลาดของตำแหน่งมีขนาดใหญ่ ลูปตำแหน่งจะเพิ่มคำสั่งความเร็ว ในขณะที่ลูปความเร็วจะเพิ่มความเร็วโดยการเพิ่มกระแส ช่วยลดข้อผิดพลาดอย่างรวดเร็ว