Az egyenáramú motorok elve

A kefe nélküli egyenáramú motor szabályozási elve a következő: Ahhoz, hogy a motor forogjon, a vezérlőegységnek először meg kell határoznia a motor forgórészének helyzetét a Hall{0}}érzékelő alapján. Ezután az állórész tekercseinek megfelelően meghatározza, hogy az inverterben lévő teljesítménytranzisztorok milyen sorrendben kapcsolódnak be (vagy kikapcsolnak). Az inverterben található AH, BH és CH tranzisztorok (az úgynevezett felső kar teljesítménytranzisztorok), valamint az AL, BL és CL tranzisztorok (az úgynevezett alsó kar teljesítménytranzisztorok) egymás után áramoltatják át az áramot a motortekercseken, és az óramutató járásával megegyezően (vagy az óramutató járásával ellentétes) forgó mágneses mezőt generálnak. Ez a mágneses mező kölcsönhatásba lép a forgórész mágneseivel, így a motor az óramutató járásával megegyezően/bal -az óramutató járásával megegyező irányban forog. Amikor a motor forgórésze olyan helyzetbe fordul, ahol a Hall{7}}érzékelő újabb jelsorozatot érzékel, a vezérlőegység bekapcsolja a következő teljesítménytranzisztor-készletet. Ez a ciklus folytatódik, lehetővé téve, hogy a motor ugyanabban az irányban forogjon, amíg a vezérlőegység úgy dönt, hogy leállítja a motor forgórészét, ekkor a teljesítménytranzisztorok kikapcsolnak (vagy csak az alsó kar teljesítménytranzisztorok kapcsolódnak be). A forgórész irányának megfordításához a teljesítménytranzisztorok fordított sorrendben kapcsolódnak be.

A teljesítménytranzisztorok alapvető kapcsolási mintája a következőképpen szemléltethető: AH, BL → AH, CL → BH, CL → BH, AL → CH, AL → CH, BL. Teljesen tilos azonban ezeket AH, AL, BH, BL vagy CH, CL-re váltani. Továbbá, mivel az elektronikus alkatrészeknek mindig van kapcsolási válaszideje, a teljesítménytranzisztorok kapcsolási idejénél ezt a válaszidőt kell figyelembe venni. Ellenkező esetben, ha a felkar (vagy az alsó kar) nincs teljesen bezárva az alsó kar (vagy a felkar) kinyitása előtt, rövidzárlat lép fel, ami a teljesítménytranzisztor kiégését okozza.

Amikor a motor forogni kezd, a vezérlőegység összehasonlítja (vagy szoftveresen kiszámítja) a parancsot (amely a vezető által beállított sebességből és a gyorsulási/lassulási sebességből áll) a hall{0}}érzékelő jelének változási sebességével, hogy meghatározza, melyik kapcsolócsoportot (AH, BL, AH, CL, BH, CL vagy ...) kell bekapcsolni, és mennyi ideig kell bekapcsolni. Ha a sebesség nem elegendő, a bekapcsolási idő-hosszabb; ha túl nagy a sebesség, a bekapcsolási idő-rövidebb. A művelet ezen részét a PWM kezeli. A PWM (Pulse Width Modulation) meghatározza a motor fordulatszámát, és az ilyen PWM generálása kulcsfontosságú a pontos fordulatszám-szabályozás eléréséhez.

A nagy sebességű{0}}vezérlésnek figyelembe kell vennie, hogy a rendszer órafelbontása elegendő-e a szoftverutasítások feldolgozási idejének kezelésére. Ezenkívül a Hall-érzékelő jelváltozásaihoz való hozzáférés módja is befolyásolja a processzor teljesítményét, pontosságát és valós idejű teljesítményét. Alacsony-sebességű vezérlésnél, különösen alacsony-sebességű indításoknál, a Hall-érzékelő jele lassabban változik. Ezért a jelgyűjtési módszer, a feldolgozás időzítése és a szabályozási paraméterek megfelelő konfigurálása a motor jellemzői alapján válik döntő fontosságúvá. Alternatív megoldásként a sebesség-visszacsatolás módosítható, hogy referenciaként használhassa a kódoló változtatásait, növelve a jelfelbontást a jobb vezérlés érdekében. A zökkenőmentes motorműködés és a jó válaszadás a PID szabályozás megfelelőségétől is függ. Ahogy korábban említettük, a kefe nélküli egyenáramú motorok zárt{15}}hurkú vezérlést használnak; ezért a visszacsatoló jel jelzi a vezérlőegységnek, hogy a motor fordulatszáma milyen messze van a célsebességtől{16}}ez a hiba. A hiba ismerete kompenzációt igényel, ami hagyományos mérnöki szabályozási módszerekkel, például PID szabályozással érhető el. Az ellenőrzött állapot és környezet azonban valójában összetett és változékony. Ha robusztus és tartós vezérlésre van szükség, a figyelembe veendő tényezők valószínűleg túlmutatnak a hagyományos mérnöki szabályozáson. Ezért a fuzzy vezérlés, a szakértői rendszerek és a neurális hálózatok is beépülnek az intelligens PID-szabályozás fontos elméletei közé.