Princippet om jævnstrømsmotorer

Styringsprincippet for en børsteløs jævnstrømsmotor er som følger: For at få motoren til at rotere, skal styreenheden først bestemme motorrotorens position baseret på Hall-sensoren. Derefter bestemmer den i henhold til statorviklingerne rækkefølgen, hvori effekttransistorerne i inverteren tændes (eller slukkes). AH-, BH- og CH-transistorerne (kaldet overarmseffekttransistorer) og AL-, BL- og CL-transistorerne (kaldet underarmseffekttransistorer) i inverteren flyder sekventielt strøm gennem motorspolerne og genererer et med uret (eller -med uret) roterende magnetfelt. Dette magnetfelt interagerer med rotorens magneter og får dermed motoren til at rotere med uret/mod -med uret. Når motorrotoren roterer til en position, hvor Hall-sensoren registrerer et andet sæt signaler, tænder kontrolenheden det næste sæt effekttransistorer. Denne cyklus fortsætter, hvilket tillader motoren at rotere i samme retning, indtil styreenheden beslutter at stoppe motorrotoren, hvorefter effekttransistorerne slukkes (eller kun krafttransistorerne under den nederste arm tændes). For at vende rotorretningen tændes effekttransistorerne i omvendt rækkefølge.

Det grundlæggende koblingsmønster for effekttransistorer kan illustreres som følger: AH, BL → AH, CL → BH, CL → BH, AL → CH, AL → CH, BL. Det er dog absolut forbudt at skifte dem til AH, AL, BH, BL eller CH, CL. Desuden, fordi elektroniske komponenter altid har en koblingssvartid, skal koblingstiden for effekttransistorerne tage højde for denne reaktionstid. Ellers, hvis overarmen (eller underarmen) ikke er helt lukket, før underarmen (eller overarmen) åbnes, vil der opstå en kortslutning, hvilket får effekttransistoren til at brænde ud.

Når motoren begynder at rotere, sammenligner kontrolenheden (eller beregner via software) kommandoen (sammensat af hastigheden indstillet af chaufføren og accelerations-/decelerationshastigheden) med ændringshastigheden for hall-sensorsignalet for at bestemme, hvilken gruppe af kontakter (AH, BL, AH, CL, BH, CL, eller ...) der skal være tændt, og hvor længe. Hvis hastigheden er utilstrækkelig, er tænd-tiden længere; hvis hastigheden er for høj, er tændingstiden-kortere. Denne del af operationen varetages af PWM. PWM (Pulse Width Modulation) bestemmer hastigheden af ​​en motor, og generering af sådan PWM er nøglen til at opnå præcis hastighedskontrol.

Høj-hastighedskontrol skal overveje, om systemets uropløsning er tilstrækkelig til at håndtere behandlingstiden for softwareinstruktioner. Desuden påvirker den måde, hvorpå Hall-sensorsignalændringer tilgås, også processorydeevne, nøjagtighed og realtidsydelse. For lav-hastighedskontrol, især lav-start, ændres Hall-sensorsignalet langsommere. Derfor bliver signalopsamlingsmetoden, behandlingstidspunktet og passende konfiguration af kontrolparametre baseret på motorkarakteristika afgørende. Alternativt kan hastighedsfeedback modificeres for at bruge encoderændringer som reference, hvilket øger signalopløsningen for bedre kontrol. Jævn motordrift og god respons afhænger også af passende PID-styring. Som nævnt tidligere bruger børsteløse jævnstrømsmotorer lukket-sløjfestyring; derfor fortæller feedbacksignalet kontrolenheden, hvor langt motorhastigheden er fra målhastigheden-dette er fejlen. At kende fejlen kræver kompensation, hvilket kan opnås gennem traditionelle tekniske kontrolmetoder såsom PID-styring. Imidlertid er tilstanden og miljøet under kontrol faktisk komplekse og foranderlige. Hvis der kræves robust og holdbar styring, er de faktorer, der skal tages i betragtning, sandsynligvis uden for traditionel ingeniørstyrings fuldstændige kontrol. Derfor vil fuzzy-styring, ekspertsystemer og neurale netværk også blive inkorporeret i de vigtige teorier om intelligent PID-styring.