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Progetto e realizzazione di un sistema di controllo di corrente e posizione per motori brushless mediante DSP

Informazioni tesi

  Autore: Fabio Abbiati
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2000-01
  Università: Politecnico di Milano
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Elettronica
  Relatore: Gianantonio Magnani
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 127

I motori di tipo brushless a magneti permanenti hanno conquistato negli ultimi anni grande popolarità in tutti i settori dell’automazione, grazie ai loro indubbi pregi. Per sfruttare le prestazioni che questo tipo di motore è in grado di fornire è necessario l’utilizzo di un sistema di controllo appositamente studiato.
Nel presente lavoro viene effettuato uno studio i riguardante l’implementazione di una struttura di controllo avanzata (controllo orientato al campo) realizzata interamente in modo digitale mediante DSP. Viene presentato un sistema di controllo “embedded” completo, mostrando una possibile implementazione sia per la struttura hardware che per il firmware di controllo. Su queste basi si procede alla realizzazione di un prototipo funzionante, del quale vengono analizzate le prestazioni e i difetti.
Durante la fase di test, particolare riguardo viene posto all’analisi della regolarità del moto. Un motore brushless infatti presenta una serie di non idealità tali da creare dei disturbi che riducono la regolarità della coppia generata. Il fenomeno, che nel complesso assume il nome di “ripple di coppia”, risulta essere particolarmente fastidioso e non può essere completamente eliminato dal sistema di controllo. In questo lavoro ne viene innanzi tutto mostrata una possibile caratterizzazione matematica e successivamente vengono eseguiti opportuni esperimenti al fine di validare il modello descritto, riferendosi in particolare a quei disturbi non intrinseci al motore ma introdotti dall’azionamento stesso.

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INTRODUZIONE AMBITO DI LAVORO I motori di tipo brushless a magneti permanenti hanno conquistato in questi ultimi anni grande popolarità in tutti i settori dell’automazione, grazie ai loro indubbi pregi (in particolare grazie alla densità di potenza particolarmente elevata che è possibile ottenere). Per sfruttare le prestazioni che questo tipo di motore è in grado di fornire è necessario l’utilizzo di un sistema di controllo appositamente studiato. In questo senso il mercato ha decretato la necessità sempre maggiore di sistemi di tipo “embedded”, realizzati mediante hardware dedicato, che forniscano prestazioni elevate mantenendo al tempo stesso una notevole facilità di uso e una scarsa necessità di supervisione. Proprio in questo campo si sono visti i maggiori cambiamenti. Si è infatti assistito al progressivo passaggio da sistemi di controllo puramente analogici, a metodi di controllo di tipo misto (in cui il controllo di corrente/coppia è effettuato in maniera analogica mentre il controllo di velocità/posizione è realizzato in maniera digitale), per arrivare ora a sistemi di controllo completamente digitali. Un controllo digitale in generale permette l’implementazione di algoritmi di controllo più sofisticati offrendo contemporaneamente una maggiore flessibilità operativa ed una maggiore integrabilità in sistemi di automazione industriale complessi. Tradizionalmente il passaggio da controllori analogici a digitali viene effettuato mediante l’utilizzo di microcontrollori “general-purpose”. Ciò avviene anche nel campo degli azionamenti, nonostante la presenza sul mercato di DSP dedicati (forse a causa di un’idea diffusa ma errata che tende ad associare i DSP solamente all’elaborazione di dati, ad esempio al trattamento di immagini o compiti simili). Le nuove famiglie di DSP dedicate al “motion control” presentano però caratteristiche tali da risultare estremamente attrattive per lo sviluppo di sistemi di controllo innovativi. INTRODUZIONE 1

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driver
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