Перейти к содержанию

Почему RC сервоприводы болтаются?

* Этот пост может содержать партнерские ссылки. Будучи партнером Amazon, мы зарабатываем на соответствующих покупках.

Радиоуправляемые автомобили (сокращенно радиоуправляемые автомобили) — это миниатюрные модели автомобилей или грузовиков, которыми можно управлять на расстоянии с помощью специального передатчика или пульта дистанционного управления. Термин «RC» использовался для обозначения как «дистанционно управляемых», так и «радиоуправляемых», где «дистанционно управляемые» включают транспортные средства, которые управляются по радио, инфракрасному или физическому проводному соединению (последнее в настоящее время устарело). Обычное использование «RC» сегодня обычно относится только к транспортным средствам, управляемым по радио, и эта статья посвящена только радиоуправляемым транспортным средствам.

Так почему же болтаются радиоуправляемые сервоприводы?

Есть несколько причин, по которым сервопривод RC вибрирует. Основная причина в том, что ваша производная слишком высока. Если это произойдет, вам нужно понизить производную, проверить текущую петлю или попробовать другую выборку.

Если вы ищете новый сервопривод для своего радиоуправляемого автомобиля, вы можете найти его по нажав здесь

Если вы хотите узнать больше о том, почему радиоуправляемые сервоприводы болтаются, продолжайте читать и посмотрите это видео!

" frameborder="0" allow="accelerometer; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen title="nTKaGRf7g5k" loading="lazy" src="//www.youtube-nocookie.com/embed/nTKaGRf7g5k?feature=oembed&controls=1&autoplay=1&enablejsapi=1&rel=1" >

RC Cars

Радиоуправляемые автомобили питаются от различных источников. Электрические модели приводятся в действие небольшими, но мощными электродвигателями и перезаряжаемыми никель-кадмиевыми, никель-металлогидридными или литий-полимерными элементами. Существуют также щеточные или бесщеточные электродвигатели. Бесщеточные двигатели более мощные и эффективные, но и намного дороже, чем щеточные. В большинстве моделей, работающих на топливе, используются двигатели со свечами накаливания, небольшие двигатели внутреннего сгорания, работающие на специальной смеси нитрометана, метанола и масла (в большинстве случаев это смесь касторового масла и синтетического масла). Такие автомобили называются «нитро». 

Недавно были представлены исключительно большие модели, которые приводятся в действие небольшими бензиновыми двигателями, подобными двигателям струнных триммеров, в которых используется смесь масла и бензина. С электромобилями обычно проще работать по сравнению с моделями, работающими на топливе, но они могут быть столь же сложными при более высоком уровне бюджета и квалификации. Как электрические, так и нитро модели могут быть очень быстрыми, хотя электрические легче модернизировать и они более универсальны.

В обеих этих категориях оба На дороге и внедорожники доступны. Внедорожные модели с полнофункциональными внедорожными подвесками и широким выбором шин могут использоваться на различных типах местности. Дорожные автомобили с гораздо менее прочной подвеской ограничены гладкими асфальтированными поверхностями. Есть также раллийные автомобили, которые находятся где-то между дорогой и бездорожьем и могут ездить по гравию, грязи или другим рыхлым поверхностям. За последнее десятилетие достижения в области «дорожных» транспортных средств сделали их подвеску такой же регулируемой, как и у многих полноразмерных гоночных автомобилей сегодня.

Радиоуправляемый сервопривод           

Вибрация сервопривода — наиболее распространенная проблема, с которой сталкиваются инженеры при запуске своей машины. Этот стук не только раздражает, но и может вызвать повышенный износ двигателя и усилителя.

Эта проблема возникает из нескольких областей. Мы рассмотрим эти причины ниже. 

  • Уменьшите производный термин            

При использовании популярного пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) управления высокое значение имени производной приводит к вибрации двигателя. И в крайнем случае звучать как мешок с шарикоподшипниками. Попробуйте уменьшить производный член в сочетании с коэффициентом усиления, чтобы уменьшить шум.

Если шум исчезает, но производительность не на вашем уровне, учитывайте два набора параметров сервопривода. Это активный набор и удерживающий набор. Во многих приложениях допускается небольшой шум во время движения, но при удержании положения требуется тишина.

Использование менее агрессивного и более тихого удерживающего устройства может быть правильным решением, так как сервоприводу обычно не нужно делать много работы, чтобы удерживать ось в одном и том же положении.

  • Проверьте свой текущий цикл      

Если ПИД-регулятор настроен правильно, часть или весь шум может исходить от слишком агрессивной токовой цепи. Если вы используете цифровой усилитель, попробуйте уменьшить коэффициент усиления контура тока. Или переделать автотюнер с не слишком агрессивной настройкой, если такое количество контроля доступно.

Токовая петля — это то, где электромагнитная резина попадает в цель, и значительные скачки напряжения, подаваемого на двигатель, могут заставить двигатель действовать как динамик.

Линейные двигатели кажутся особенно чувствительными к этому, и причина может заключаться в том, что их механическая компоновка похожа на деку.

Более быстрый тест, который может подтвердить диагноз токовой петли, заключается в отключении токовой петли, запустив усилитель только в режиме напряжения.

Не каждый динамик допускает эту опцию, и если они это сделают, вам, вероятно, придется перенастроить контур положения, чтобы получить сопоставимые общие результаты. Это связано с тем, что коэффициент усиления усилителя может сильно различаться при включенной и выключенной токовой цепи.

  • Попробуйте другое время выборки           

Изменение времени центрального контура сервопривода или времени дискретизации производной, если оно может быть отрегулировано, может уменьшить слышимый шум. Даже если движение не является более правильным, высота тона оказывает значительное влияние на воспринимаемый шум. Современные системы, как правило, работают с очень высокой скоростью цикла сервопривода, большая часть которой требуется в стандартном приложении.

При уменьшении скорости контура сервопривода убедитесь, что вы перенастроили параметры ПИД-регулятора, в то время как пропорциональный член может повлиять или не повлиять на интегральные и производные значения, поскольку они зависят от времени.

  • Необычные фильтры        

Существуют стратегии фильтрации, которые вы можете попробовать, но они, как правило, имеют свои недостатки. В наиболее распространенном подходе применяется некоторая частотно-зависимая фильтрация. Обычно это делается с помощью биквадратного фильтра. Если ваша система поддерживает их, вы можете попробовать построить низкочастотный или полосовой фильтр, чтобы увидеть, могут ли они это сделать.

Другая модификация фильтра, которая эффективно уменьшает шум, называется интегральной зоной нечувствительности. Вы можете использовать его либо в текущем цикле, либо в цикле положения. Этот метод говорит интегратору не беспокоиться о небольших количествах накрутки, а вмешиваться только для более значительных исправлений.

Это приводит к снижению частоты небольших корректирующих команд, тем самым уменьшая шум.

  • Синусоидальная коммутация

Бесщеточные двигатели постоянного тока, которые коммутируются с помощью традиционного 6-ступенчатого управления, подвержены дополнительной нестабильности. А следовательно, шумы на границах датчика холла.

Когда двигатель вращается, при входе в каждое новое состояние Холла ток, протекающий через катушки, резко меняется. Это то, что ускоряет коммутацию, когда двигатель вращается.

Но если запрошенная вами конечная позиция попадает на такую ​​границу зала, двигатель может стать нестабильным, поскольку сервоконтроллер пытается удержать позицию. Сервопетли любят иметь красивые, пропорциональные кривые отклика.

Синусоидальная коммутация или другие методы, такие как управление ориентацией поля, которые увеличивают фазовый угол с крошечными приращениями, устраняют эту проблему.

Мотор и усилитель перегреваются

При выполнении работы двигатели и усилители выделяют тепло. Много тепла возникает из-за неэффективной работы, и этого можно избежать или свести к минимуму.

Обратите внимание, что многие причины, которые могут привести к перегреву двигателя, также могут привести к перегреву усилителя. Таким образом, за исключением случаев, когда это указано, приведенные ниже элементы имеют тенденцию улучшать производительность как двигателя, так и усилителя.

  • Увеличьте эффективную индуктивность катушки

Современные двигатели имеют тенденцию к более низкой индуктивности. В то время как это полезно для характеристик движения, меньшая индуктивность усложняет работу схемы управления током.

Для большого класса импульсных усилителей низкая индуктивность катушки означает широкие пульсации тока при каждом цикле включения и выключения усилителя. Эти катушки индуктивности будут замедлять нарастание и падение тока переключателя, тем самым уменьшая пульсации и уменьшая тепловыделение в большинстве случаев.

  • Переключение на более высокую скорость широтно-импульсной модуляции

Безболезненным способом минимизации пульсаций тока является увеличение частоты переключения вашего привода или выбор нового пути с более высокой частотой переключения. Более высокая частота коммутации уменьшит величину пульсаций тока из-за коммутации и, следовательно, снизит выделение тепла.

  • Попробуйте другой метод управления током

Это может быть возможно только в том случае, если вы строите свой диск. Но конфигурациями переключающих усилителей, такими как H-мосты, которые обычно используются для управления катушками шагового двигателя и серводвигателя постоянного тока, можно управлять множеством различных способов.

Используйте удерживающий крутящий момент с шаговыми двигателями

Шаговый двигатель имеет свои специфические проблемы с выделением тепла. При перемещении нагрузки шаговые двигатели обычно имеют недостаток тепла по сравнению с серводвигателями, потому что шаговые двигатели должны приводиться в действие током, который может преодолеть максимально возможную силу сопротивления оси, независимо от того, присутствует ли мощность в любой момент времени.

Один из подходов к снижению тепловыделения шагового двигателя состоит в том, чтобы помнить, что при динамической работе многие оси станка будут простаивать.

В этом случае переключение шагового двигателя на более низкую команду удержания уменьшит среднее тепловыделение. Вам нужен достаточный удерживающий момент, чтобы удерживать нагрузку от перемещения, но достаточно низкое значение, чтобы снизить тепловыделение, когда ось находится в состоянии покоя.