2017-07-04 11:19 | カテゴリ:PIC応用回路

前回は、データ取りと言う事で、Speed、BEMF、周期、などを計測して、基本データを把握しました。

これらの数値は、例えば、速度指示用のVRを回した際に、どのくらいの電圧値(ADカウント)だと、周期やBEMF値になるかを確認するのに大変役立ちます。

DSC04299.jpg

さて、これを利用して、速度制御の方針を決めなければなりません。
前回に書きましたが、周期とパルスのDutyをどう制御するかです。


続きは、、、、


「PFMとPWMの使い分けを考える」


これまでこのシリーズで色々実験してきて分かったことがあります。

PFM方式は、

1)超低速スタートが可能。(パルス幅を十分に与えたら)

2)しかし周期が長いときは、制御のレスポンスが良くない。(次のパルスまでの間隔で制御する為)

3)周期によっては耳障りなビー音が聞こえることがある。

PWM方式は

1)超低速スタートには向かない。(ややダッシュスタート)

2)パルス毎にDutyを制御すれば、レスポンス良く制御できる。

3)周期を短く設定すれば、可聴音域外で駆動できる。

そこで、方針を以下の様に決めました!


1)列車の基本速度は、VR操作でAD変換した電圧値で、パルスの周期を直接設定する。
  ここでは、フィードバック制御は行わず、指定した電圧に対応する周期を与える。

2)列車のモーターは、上記の周期でパルス駆動されるが、何らかの理由で回転の乱れが生じた場合には、BEMFを観察して、必要な回転制御を、パルス幅を変化させて、速度を維持させる。


言うのは簡単ですが、指定した速度(VRで指定した電圧)で走行させた際に観察できるBEMF値とSPEED値を比較して制御させるので、そのあたりの初期調整が厄介そうです。

これらのアイデアを図にまとめて整理してみました。

(V5_00)
V5_00Image.jpg


うーん、我ながら、なかなかスマートですね!実現できたらの事ですが(笑)

実際のPICのプログラムを変更し、まず、VRつまみがFreq(周期)を直接制御する様にしました。
これは、フィードバック制御はしていませんので、指定した電圧に応じて、周期を変えているだけです。
列車の挙動がどうなっても感知しません。(笑)

(V5_01)


ビデオを見ますと。S(VRで指定した速度)に対して、B(BEMF)が表示されます。
フィードバック制御をしていませんので、両者は上昇はしていきますが、一致させようとする動きはしていません。

また、Di(Duty)は12で一定、Q(周期)は、速度の上昇に応じて、逆に小さくなっていきます。

これを元にして、どのくらいのSpeed(VR電圧値)を与えれば、どのくらいの周期が得られるかをチェックして、速度から周期の指定の計算式を検討します。

また、以前の様に、Speed値とBEMF値を比較して、送出するパルスのDutyを変えるようにプログラムを変更しました。
Dutyがゼロにならず、また、極端に大きくならないように制限もかけています。
まずは、一定のSpeedで定速走行させてみました。

(V5_02)



VRでセットしたSpeedにBEMF値を維持する様にDi(Duty値)が変化している様に見えます。
プログラム上では、VRつまみは一定の周期のパルスを与えているだけで、フィードバック制御をしているのは、Dutyの変化になります。

これまで、このフィードバック制御を「周期の変更」で行っていましたが、実際の計測値に応じて周期が変わるのは、次のパルスを送出した後、その次のパルスを送出するタイミングで変動されますので、ワンテンポ遅れます。
一方、Dutyを変えるのは、計測値で判断した次のパルスのDutyですので、レスポンスは早いはずです。

また、周期が一定なので、モーターの回転子の運動的には一定(回転力「トルク」は変化しますが)なので、車両の動作には大きな振動は観察されません。(以前の周期制御の場合は、結構前後に細かく動きました)

水平面上の動作に関しては、よさそうです。

続いて、停止状態から始動して加速した場合です。

(V5_03)



加速に応じて、Speedが上昇し、それに応じて、BEMFも変化します。

Speedが上昇すると言う事は、VRで周期を短くしているからですが、VRを増加させた瞬間、まず、Di(Duty)が増加し、一時的に加速し、その後、周期の変動に車速が追い付いてくると、Di(Duty)が低下していきます。
連続して加速する場合は、この様に、まずはじめにDutyが増加し、加速をし、周期変化の効果が追い付いてモーターの回転が上がると、Dutyが戻る、と言った動作を繰り返すと思われます。(以上、理想では、の条件付きですが)(笑)

実際の登坂や下り坂でどうかも試しました。
ここが一番の目的ですので。

実験は、ここ一番、カトーのC11に頑張ってもらいます。


(demo)


多少の速度変化はありますが、「夜目遠目」で効果があるのではないか?と思います。

なんとかできました!!


【ジャンル】:趣味・実用 【テーマ】:鉄道模型
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