電機控制原理

　　無刷電機屬于自換流型（自我方向轉(zhuǎn)換），因此控制起來更加復(fù)雜。

　　BLDC電機控制要求了解電機進行整流轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)子位置和機制。對于閉環(huán)速度控制，有兩個附加要求，即對于轉(zhuǎn)子速度/或電機電流以及PWM信號進行測量，以控制電機速度功率。

　　BLDC電機可以根據(jù)應(yīng)用要求采用邊排列或中心排列PWM信號。大多數(shù)應(yīng)用僅要求速度變化操作，將采用6個獨立的邊排列PWM信號。這就提供了最高的分辨率。如果應(yīng)用要求服務(wù)器定位、能耗制動或動力倒轉(zhuǎn)，推薦使用補充的中心排列PWM信號。

　　為了感應(yīng)轉(zhuǎn)子位置，BLDC電機采用霍爾效應(yīng)傳感器來提供絕對定位感應(yīng)。這就導(dǎo)致了更多線的使用和更高的成本。無傳感器BLDC控制省去了對于霍爾傳感器的需要，而是采用電機的反電動勢(電動勢)來預(yù)測轉(zhuǎn)子位置。無傳感器控制對于像風(fēng)扇和泵這樣的低成本變速應(yīng)用至關(guān)重要。在采有BLDC電機時，冰箱和空調(diào)壓縮機也需要無傳感器控制。

　　空載時間的插入和補充

　　大多數(shù)BLDC電機不需要互補的PWM、空載時間插入或空載時間補償。可能會要求這些特性的BLDC應(yīng)用僅為高性能BLDC伺服電動機、正弦波激勵式BLDC電機、無刷AC、或PC同步電機。

　　控制算法

　　許多不同的控制算法都被用以提供對于BLDC電機的控制。典型地，將功率晶體管用作線性穩(wěn)壓器來控制電機電壓。當驅(qū)動高功率電機時，這種方法并不實用。高功率電機必須采用PWM控制，并要求一個微控制器來提供起動和控制功能。

　　運動控制原理

　　運動控制與機器人密切相關(guān)。工業(yè)應(yīng)用中的機器人必須透過由多款電機所構(gòu)成的致動器才能自行移動，以執(zhí)行任務(wù)或透過機器手臂抓取工具。

　　機器人的運動控制系統(tǒng)通常由電機控制器、電機驅(qū)動、電機本體(多為伺服電機)組成。電機控制器具備智能運算功能，并可傳送指令以驅(qū)動電機。驅(qū)動可提供增壓電流，根據(jù)控制器指令以驅(qū)動電機。電機可以直接移動機器人，也可通過傳動系統(tǒng)或鏈條系統(tǒng)讓機器人移動。

　　圖1：機器人的運動控制系統(tǒng)。

　　輸出類型

　　移動機器人往往用于探索大范圍面積的土地，并能夠使用各種螺旋槳、機器腳、輪子、軌道或機器臂移動。例如各種NI展示平臺，包括VINI、VolksBot與Isadora。這些機器人分別使用了全向輪(Mecanum wheel)、一般輪以及機器手臂。而針對嵌入式控制，則可通過NI CompactRIO等嵌入式平臺，并整合實時控制器與FPGA。CompactRIO亦包含可重配置機箱，能夠容納多樣化的I/O配置，包含傳感器輸入與電機控制。

　　VINI是使用全向輪的機器人平臺，能以多方向行進。除了像傳統(tǒng)輪子般的前進與后退，全向輪亦可將輪軸旋轉(zhuǎn)為相反方向，以任何方向行進。此款車輪已普遍用于必須能在狹小空間中移動的自動堆高機等應(yīng)用。

　　VINI還是一款地圖描繪機器人，通過NI工業(yè)級控制器與CompactRIO執(zhí)行路徑規(guī)劃與數(shù)據(jù)處理作業(yè)。嵌入式的工業(yè)級控制器提供雷射掃描地圖，并執(zhí)行機器視覺處理，讓CompactRIO接收傳感器數(shù)據(jù)，并在攝像機系統(tǒng)上控制伺服電機。