Плавное управление редукторным двигателем постоянного тока на низких скоростях с неравномерной нагрузкой и прилипанием
Я пытаюсь управлять червячным мотор-редуктором постоянного тока с помощью привода Н-моста, и у меня возникла проблема с плавным управлением им на очень низких скоростях, близких к конечной точке - вал вращается ступенчато, а начальный момент не плавный, Система чем-то напоминает соединение роботизированной руки, где вал на редукторном двигателе вращает рычаг. Угловая обратная связь обеспечивается с помощью потенциометра, без контуров тока или скорости, только контура положения. Нагрузка на вал находится в пределах около 70% от номинального крутящего момента редукторного двигателя.
Основные проблемы, которые я вижу:
stiction с нелинейным откликом после начала вращения. Ненагруженный двигатель начинает вращаться примерно с 5% рабочего цикла ШИМ и останавливается на 4,5%, поэтому в тот момент, когда вал начинает вращаться, он уже движется со скоростью, превышающей минимальную скорость. Подобное поведение наблюдается, когда двигатель загружен.
неравномерная нагрузка на вал. Двигателю требуется больше крутящего момента для подъема, чем для опускания рычага. Когда вал нагружен необходимым весом, для поднятия рычага требуется около 14% рабочего цикла и 4% для опускания рычага.
До сих пор я только решил эти проблемы, представив асимметричный управляющий "усилитель" зоны нечувствительности:
Лифт: PID_control + Torque_to_lift
Ниже: PID_control - Torque_to_lower. (PID_control отрицателен в этом направлении)
Я устанавливаю Torque_to_lift и Torque_to_lower, значения немного ниже, чем 14% и 4%, оцененных выше. Это только улучшило время отклика системы, так как управляющий сигнал не должен "проходить" через мертвую зону двигателя во время изменения направления.
Из-за этих проблем я не могу увеличить интегральное усиление, увеличение пропорционального усиления также проблематично.
Есть ли какое-либо стандартное решение для устранения нелинейности мертвой зоны и ограничения движения в системах с замкнутым контуром? Я мог бы пойти на коробку передач с более высоким передаточным числом, но я уже на пределе размера / веса системы.