求直流电机PWM刹车减速方案

只看该作者 · 2009-2-17 14:46

求直流电机PWM刹车减速方案

我的资源:PIC16f77单片机,24V,30W有刹直流电机,电机尾部扣有码盘和两个槽型光藕.电机驱动为L298N全H桥.反馈采用AD检测.

我现在的系统主要用在自动平移门上.现在的主要问题关键问题是:刹车时的速度曲线不柔和!

我的PWM频率为35KHZ,目前采用单向正脉冲加一个反向小脉冲来产生阻尼减速,不是很理想.正向脉冲数多了会有噪音.

L298N的典型频率为25k,最大值为40K.系统晶振11059200.码盘记数为:格数16,一格的行程为0.288mm,速度设置为高速200-500mm/s(60格/0.1s),低速时3-4格/50ms
硬件已经不大可能更改,现在主要调试软件.PICC,C语言.

请大家帮忙分析下,我有哪些限制和极限,有没有更好的刹车算法.或者有兴趣的朋友讨论讨论.

目标是:高速刹车减速然后低速续流,就是银行门口的自动门那种状态!

2万 · 2009-2-17 15:18

不太明白你这是在干什么？！

既然是刹车，要那么柔和干什么？除非你是提前一段距离做的预刹车，那也很简单啊，降低PWM的占空比不就可以降低速度了吗？

可以从100%连续降低到60%然后稳定在60%上，直到完全关闭时，从60%直接调整为0%彻底关闭，这样难道不行？

另外就是要想振动比较小，就需要有更细分辨率的码盘。

你可以介绍一下你有关马达电流检测部分的电路和程序。

只看该作者 · 2009-2-17 23:17

1,刹车曲线要柔和!这是产品技术关键和价值的集中体现,至于那些开关量:如雷达测行人速度,光电检测(防夹人),非接触感应开关等,都不是关键和难点.
2,正向占空比递减自然减速,我试过,在速度达到400mm/s的情况时惯性很大的,很难控制刹车距离,程序的通用性和稳定性很难保障.
3,为了保护电机,还有,根据实际测量,没必要让占空比达到100%,甚至上限应该限制于80%就足够了.
4,更细分辨率的码盘到尝试过,不过那是在我接手之前,这个想法我倒可以亲自计算和尝试一下!
5,电流检测和码盘记数的电路图见附件.

只看该作者 · 2009-2-17 23:23

哪位做过自动门的大哥能否指点小弟一下,现在刚开始做,有点走迷宫的感觉.

2万 · 2009-2-18 13:03

你可以先直接关闭正向占空比，待停止后再启动一个小的正向占空比缓慢关闭并慢慢把占空比从这个值上降下来。

印象中感觉银行的门都是先快速关闭，距离关闭还有一段距离的时候，它会停一下，然后再接着用一个低速度慢慢关闭

只看该作者 · 2009-2-20 18:02

老板的要求是:不能搞自然降速,一定要正反向补偿降速(这样不可控惯性小,可控速度范围宽).
昨天我针对刹车段写了几个程序段:
1,自然降速,PWM每100ms降5-10,正常速度约60-70/256,效果是有的,但是老板说这样的方式在一厂家那里失败过,而且这样的程序很低级的!
2,正反各一个脉冲,这两个脉冲的周期控制在50us以内,在人耳可听范围之外,调节占空比,正向我在60-130/256,之间调整,而反向最小1,这样的设置调节余地还是非常小,马上刹死,电机嗡翁地响,示波器上波形在正反向变换.
3,PWM频率不变,正向通10ms,反向通40ms,这样这个周期大于50ms,在人耳可听范围之外,正向占空比续前高速时的不变,反向的在此基础上减20,结果还差强人意.

经过和老板交流,硬件暂时不动了,转速比1:26,码盘16格,每个行程0.288mm.
老板也是有过国内某品牌自动门厂家的管理经验的懂技术的管理人才,现在要求我要"称重"!即:"门重"作为一个重要参数!根据码盘测得的加速度值和门重计算力和电流值,确定门重范围,然后选择不同的刹车方式!

他跟我说有个工程师做了6个月以失败告终,就是没有称重!让我很受打击!

小系统,想把它作好,还真需要点功夫!

2万 · 2009-2-21 21:25

呵呵，老谢是本论坛内已露面的做马达控制的有名高手。。。

2万 · 2009-2-21 21:26

只看该作者 · 2009-2-22 21:57

1万 · 2009-2-23 17:57

一般刹车是利用电机惯性产生的反电动势，用适当的方法消耗其能量来实现。这种消耗需要将两个上桥或两个下桥导通将电机短路，但并不是完全短路，而是逐渐短路，这个逐渐是依靠PWM的占空比调节来实现。这样的刹车不消耗电源的能量，但刹车又比较平稳。

只看该作者 · 2009-2-23 21:36

正向站脉冲的空比和频率不变,延续前面高速段时的PWM设置;反向脉冲的占空比取较小值,比如10/256.这样的两种设置,正向通40ms,反向通10ms.
原来打算1:1的脉冲数之比,但是不行,频率太高,有"吱吱"的噪音,有点刺耳.所以暂时还是10-100ms的交替周期.皮带有点抖动,但是没有刺耳的噪音.
电机两端我是用4个二极管锁住的.

1万 · 2009-2-23 22:11

反转制动，能量消耗制动，机械制动。
我说的是第二种，但在你的电路中恐怕难以实现。你用的是第一种，我没有接触过，不过窃以为一般反转制动只需要施以反向脉冲即可，不明白你为什么要正向脉冲，而且正向通40ms,反向通10ms，这样自然20HZ的声音就出来了。
你可以试试一个逐渐增大的反向PWM占空比脉冲试试，但这样运行电流会比较大，注意安全。

只看该作者 · 2009-2-23 22:48

老板自己和我都还不怎么了解真正所谓的能耗制动!
所以,我还在反转制动的路线上摸索;
的确,按照你后面说的,理论上应该可以实现的,而且是比较合理的,但是我在实际调试过程中比较难把握"度"!程序在刹死和过冲之间要寻求最佳状态,而且还要寻求最大包容性,即各门重要尽可能通用!
至于安全问题,我在程序中都做了保护的,24V的电机,我的PWM加满也就20V左右,一般也就10-15V,电流上限检测设为1.2A-1.5A.L298死区保护也做了.现在基本没有大的隐患.
谢谢 xieyuanbin斑竹的关注和分析,小弟刚刚入道,直流电机方面还有很多知识需要向你请教.本贴应该挂你那斑,我没注意细看,就挂到这里来了,实在不好意思.

1万 · 2009-2-24 09:56

1万 · 2009-2-24 10:03

给发电机加负载，发电机的转速就会变慢。能耗制动就是这种道理，一般是将发电机输出端短路，或者接一个小电阻负载即可。LZ的电路，每个桥臂开关管并联有二极管的话就可以实现，如果同时把两个上桥臂打开，或者同时把两个下桥臂打开，就可实现将发电机短路的目的。
反转制动就是在正转时给电机加反向电压，只要适当掌握反向电压的值，可以将制动速度控制在一定的范围内。

只看该作者 · 2009-2-24 11:44

2万 · 2009-2-26 11:40

呵呵，我见到最多的首先是能耗制动，其次是机械制动，基本没见到什么反转制动，嘿嘿，感觉反转制动的方式除非单台慢慢调整，否则不太可能具有通用性。

只看该作者 · 2009-2-26 15:31

把电机的当发电机然后返回给到电机的电源上

只看该作者 · 2009-2-28 05:52

电机控制偶搞了几年了，包括直流有刷电机和无刷电机，
也研究过电机刹车和能量反馈的问题。
之所以这个问题很难，关键在于电机PWM驱动的调制方式上，
偶们以直流电机为例，PWM调制方式可以分3种，
分别是单极调制，受限单极调制和双极调制。
其中双极调制电机调速性能最好，可以加速，刹车，双向运转，
如果电机特性好的话，电机的转速基本上就跟随PWM的大小变化，甚至可以实现很低的转速。
而单极调制电机也可以加速和刹车，但是刹车性能不如双极好，不能把速度减为0，也就是说，速度在接近0的时候，刹车力就没有了。如果驱动接成桥式，也可以双向运行，但是不能突然改变运行方向。
而受限单极调制，电机只能加速，不能刹车，降速时电机只能自由降速，
如果接成桥式驱动，也能双向运行，但是靠那种加反向电压的刹车根本不能称之为刹车，至少不是能量回馈式的刹车，这种方法注定效果非常差。
偶专门开个贴说说电机3种PWM调制的问题，争取穿个裤子。

只看该作者 · 2009-2-28 16:04

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建议你联系PIC斑竹xieyuanbin

你可以把这个帖子移过去，再短消息联系老谢

好的,非常感谢!

不知道你正向脉冲反向脉冲是指什么。

我指的是电机电枢两端电压的正反向

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这下明白了,谢谢xieyuanbin 的讲解

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