Drone Motor Kontrol Çözümleri için Kapsamlı Bir Kılavuz

 

Bir dronun çekirdek kontrol sisteminde, motor sürücü algoritması, sadece uçuş stabilitesi ve yanıt vermesinde değil, aynı zamanda dayanıklılık, gürültü seviyelerinde ve genel maliyet yapısında ., iki mevcut ana akım kontrol yöntemi - FOC (alan odaklı kontrol) ve geleneksel kare dalga kontrolü (altı adımlı komisyon) - farklı seviyelerde farklı odaklara sahip olacak ve bu, farklı odaklara sahip olacak ve bu, farklı odaklara sahip olacak ve bu, farklı odaklara sahip olacak ve bu, farklı odaklara sahip olacak ve bu, farklı odaklanmalara sahip olacak ve bu, farklı odaklara sahip olacak ve bu, Dört boyuttaki bu iki çözümün uyarlama mantığı: prensip, performans, uygulama ve geliştirme eğilimi .

 

FOC Kontrolü: Nihai hassasiyet ve verimlilik arayışı

Foc (alan odaklı kontrol), üç fazlı akımı manyetik alan bileşenlerine (_ d ve i {{3} q) dikdörtgen bir koordinat sistemi içinde dönüştürerek hassas elektromanyetik tork kontrolü elde eder:. Çekirdek avantajları:

· Sinüs Dalga Sürüşü: Mevcut dalga formu daha pürüzsüzdür ve harmonik bozulma%5'ten azdır;

· Geniş Hız Oranı: Düşük hızlı uçuştan yüksek hızlı ani uçuşa kadar kapsayan 1: 1000 hız düzenlemesini destekler;

· Son derece düşük tork dalgalanması: Tork çıkışı daha doğrusaldır ve uçuş daha kararlıdır;

· Hızlı yanıt: 50μs'ye kadar bir kontrol döngüsü hızlı tork ayarlarını sağlar .

 

Kare Dalga Kontrolü: Basit, hızlı, uygun maliyetli

Square Wave Control sabit bir 120 derecelik komütasyon stratejisi kullanır ve esas olarak rotor konumunu belirlemek için salon sensörlerine dayanır . Kontrol yöntemi daha doğrudandır, ancak sınırlı doğruluğa sahiptir:

· Trapezoidal dalga uyarımı: Mevcut harmonik bozulma hızı 20-30%kadar yüksektir;

· Sınırlı hız aralığı: Ortak oran 1:50;

· Tork dalgalanması: Hakking veya yönlü kaymalar sırasında belirgin bir titreşim veya ani değişiklikler .

· Donanım Basitliği: Kodlayıcıya gerek yoktur, bu da düşük hesaplama yükü ve düşük maliyetle sonuçlanır .

 

Belirli bir tüketici sınıfı drone modelini (FOM kullanarak) ve giriş seviyesi platformunu (kare dalga kullanarak) örnek olarak alarak, temel göstergeler aşağıdaki gibidir:

Metrik	FOC çözümü (üst düzey)	Kare Dalga Çözümü (Temel)
Hover istikrarı	±0.1 m	±0.5 m
Akü ömrü	46 dakika	22 dakika
Gürültü seviyesi	55dB	68dB
Rüzgar Rahatsızlığı Tepki Süresi	8 ms	35 ms
Motor sıcaklığı artışı	+18derece	+32derece
Motor başına maliyet	$25	$8

 

 

Farklı İHA türlerinin güç sistemleri için farklı gereksinimleri vardır, bu nedenle kontrol stratejilerinin seçiminde de belirgin farklılıklar vardır .

 

Tüketici dronları: istikrar ve sessizlik arayışı

DJI ve Autel gibi markalar genellikle FOC çözümlerini benimser:

· Yüksek hassasiyetli gezinme: FOC, PID parametresi ayarlamasının zorluğunu azaltabilir ve konumlandırma stabilitesini iyileştirebilir;

· Daha iyi pil ömrü: Yüksek verimli tahrik, tüm makinenin enerji kullanım oranını 8-12%ile artırabilir;

· Sessiz Uçuş: Sine Dalga Sürüşü 6-10 db . ile yüksek frekanslı gürültüyü azaltır

 

FPV yarış dronları: patlama gücüne öncelik vermek

Uçan dronlar gibi hız ve kontrol edilebilirliği takip eden ürünlerde, kare dalga kontrolü daha uygun maliyetlidir:

· Hızlı yanıt: Tam güç çıkışındaki yanıt gecikmesi sadece 0.2ms;

· Hafif: Kodlayıcılar gibi bileşenleri ortadan kaldırmak sistem ağırlığını önemli ölçüde azaltır .

· Maliyet avantajı: Genel sürücü sistemi bütçesi FOC .

 

Endüstriyel dronlar: ilk önce istikrar ve hassasiyet

Tarımsal püskürtme, muayene ve haritalama gibi görevlerde, son derece yüksek kontrol doğruluğu gereklidir ve FOC neredeyse standarttır:

· Güçlü anti-kötülük: Motor çıkışı daha kararlıdır ve iletken titreşimi önemli ölçüde baskılayabilir;

· Daha uzun ömür: Mekanik şoku azaltın ve yatak ömrünü 3 ila 5 kez arttırın;

· Hassas Değişken Kontrol: Hız düzenleme doğruluğu ± 5rpm . içinde kontrol edilebilir.

 

Hibrit kontrol yeni bir trend olarak ortaya çıkıyor

Bazı üreticiler, farklı kontrol yöntemlerinin gerçek zamanlı değiştirilmesini sağlamak için uçuş durumu tanıma mekanizmaları getirdiler:

· Enerji verimliliğini artırmak için seyir sırasında FOC'yi etkinleştirin;

· Hızlı ivme/yön değişikliği sırasında anında tork salmak için kare dalga kontrolüne geçin;

· Kapsamlı testler, manevra kabiliyetinin% 85'inden fazlasını korurken yaklaşık% 9'luk dayanıklılık iyileştirmelerini gösterir .

 

Sensorless Foc, orta menzilli pazara hızla nüfuz eder

Yeni gözlemci algoritmalarının yardımıyla (kayar modu gözlemci, akı tahmini gibi), sensörsüz FOC'nin kontrol doğruluğu önemli ölçüde iyileştirilmiştir:

· Hız tahmini hatası%0.5'in altına düşürülür;

· Sıfır hızda torkun başlaması, nominal torkun% 30'una kadar ulaşabilir .

· Eksen başına maliyet 12 $ 'a düştü, bu da çoğu orta menzilli İHA projesi için uygun olan .

 

Donanım yeniliği yükseltmeleri sürdürmeye devam ediyor

· GAN güç cihazları: PWM frekansını 200kHz'e çıkarın ve akım dalgalanmasını%60 azaltın;

· Entegre Sürücü IC: Tasarımı basitleştirmek ve maliyetleri%40 azaltmak için sürücüyü ve MCU'yu entegre eden Ti DRV serisi gibi .

 

FOM'un hassasiyetini ve verimliliğini veya kare dalga kontrolünün sadeliğini ve maliyet etkinliğini önceliklendiriyorsanız, hepsi farklı pazar boyutlarında yerlerini buluyor . Mevcut eğilimler şovu şov:

· Üst düzey İHA pazarı temel olarak FOC kapsamına ulaşmıştır;

· Orta menzilli pazar hızla sensörsüz FOC'ye göç ediyor;

· Kare dalga kontrolü yavaş yavaş oyuncaklar ve yarış gibi belirli uygulamalara odaklanıyor .

 

Son seçim yine de ürünün kendisine dönmelidir: Ne tür bir doğruluğa ihtiyacınız var? Ne maliyeti kabul edebilirsiniz? Pil ömrü ve motor ömrü için net gereksinimleriniz var mı?

 

Motor kontrol stratejileri geliştikçe ve donanım yetenekleri ilerledikçe, FOC ve kare dalga kontrolünü birleştiren hibrit çözümler endüstri standardı olmaya hazırdır .