El principi dels motors de corrent continu

El principi de control d'un motor de corrent continu sense escombretes és el següent: per fer girar el motor, la unitat de control primer ha de determinar la posició del rotor del motor en funció del sensor Hall-. Aleshores, segons els bobinatges de l'estator, determina la seqüència en què s'encenen (o apaguen) els transistors de potència de l'inversor. Els transistors AH, BH i CH (anomenats transistors de potència del braç superior) i els transistors AL, BL i CL (anomenats transistors de potència del braç inferior) de l'inversor flueixen seqüencialment corrent a través de les bobines del motor, generant un camp magnètic giratori en sentit horari (o en sentit contrari-de les agulles del rellotge). Aquest camp magnètic interacciona amb els imants del rotor, fent que el motor giri en sentit horari/anti-en sentit horari. Quan el rotor del motor gira fins a una posició on el sensor Hall-detecta un altre conjunt de senyals, la unitat de control encén el següent conjunt de transistors de potència. Aquest cicle continua, permetent que el motor giri en la mateixa direcció fins que la unitat de control decideixi aturar el rotor del motor, moment en què s'apaguen els transistors de potència (o només s'encenen els transistors de potència del braç inferior). Per invertir la direcció del rotor, els transistors de potència s'encenen en la seqüència inversa.

El patró de commutació bàsic per als transistors de potència es pot il·lustrar de la següent manera: AH, BL → AH, CL → BH, CL → BH, AL → CH, AL → CH, BL. Tanmateix, està absolutament prohibit canviar-los com a AH, AL, BH, BL o CH, CL. A més, com que els components electrònics sempre tenen un temps de resposta de commutació, el temps de commutació dels transistors de potència ha de tenir en compte aquest temps de resposta. En cas contrari, si el braç superior (o el braç inferior) no està completament tancat abans que el braç inferior (o el braç superior) s'obri, es produirà un curtcircuit, provocant que el transistor de potència es cremi.

Quan el motor comença a girar, la unitat de control compara (o calcula mitjançant programari) l'ordre (composat per la velocitat establerta pel conductor i la velocitat d'acceleració/desacceleració) amb la velocitat de canvi del senyal del sensor hall-per determinar quin grup d'interruptors (AH, BL, AH, CL, BH, CL o...) s'ha d'activar i durant quant de temps. Si la velocitat és insuficient, el temps-d'encesa és més llarg; si la velocitat és excessiva, el temps-d'encesa és més curt. Aquesta part de l'operació la gestiona PWM. PWM (modulació d'amplada de pols) determina la velocitat d'un motor, i generar aquest PWM és clau per aconseguir un control precís de la velocitat.

El control d'alta-velocitat ha de tenir en compte si la resolució del rellotge del sistema és suficient per gestionar el temps de processament de les instruccions del programari. A més, la manera com s'accedeix als canvis de senyal del sensor Hall-també afecta el rendiment del processador, la precisió i el rendiment-en temps real. Per al control de-velocitat baixa, especialment els arrencades-a baixa velocitat, el senyal del sensor-Hall canvia més lentament. Per tant, el mètode d'adquisició del senyal, el temps de processament i la configuració adequada dels paràmetres de control basats en les característiques del motor esdevenen crucials. Alternativament, la retroalimentació de velocitat es pot modificar per utilitzar els canvis del codificador com a referència, augmentant la resolució del senyal per a un millor control. El bon funcionament del motor i la bona resposta també depenen de l'adequació del control PID. Com s'ha esmentat anteriorment, els motors de corrent continu sense escombretes utilitzen control de llaç-tancat; per tant, el senyal de retroalimentació indica a la unitat de control a quina distància es troba la velocitat del motor de la velocitat objectiu-aquest és l'error. Conèixer l'error requereix una compensació, que es pot aconseguir mitjançant mètodes tradicionals de control d'enginyeria com el control PID. Tanmateix, l'estat i l'entorn sota control són realment complexos i canviants. Si es requereix un control robust i durador, els factors que s'han de considerar probablement estiguin fora del control total del control d'enginyeria tradicional. Per tant, el control difuso, els sistemes experts i les xarxes neuronals també s'incorporaran a les importants teories del control PID intel·ligent.