Function de transfert Moteur DC

[neoirto]

Bonjour,

Je possède un moteur à courant continu que je cherche à controler en vitesse (via une commande en PWM, c'est à dire en tension) et en position de façon dynamique : c'est à dire en tenant compte des accelerations.

On trouve des fonctions de transfert un peu partout sur le net qui ne semblent pas insurmontables, mais il y a quelque chose que je ne comprends pas.

En évacuant le problème des accélérations, c'est à dire à régime de vitesse constante, j'obtiens les resultats suivant :
- une réponse lineaire : Vitesse(Tension). Jusqu'ici conforme avec la doc.
- mais une relation non linéaire (de type parabolique) pour la relation : Courant(Vitesse), ou Courant(Tension), ce qui revient au même.
Et c'est important car le couple se calcule en fonction du courant, donc pour les mouvements dynamiques, j'aurai besoin d'une fonction de transfert Couple(Tension).

Queqlu'un peut-il m'expliquer ce qui se passe ?

Comment est-ce que je dois aborder la fonction de transfert Couple(Tension) ?

Merci d'avance, car... Je patauge !
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[verdifre]

Bonjour,
comment procedes tu pour mesurer le courant ?
fred

[neoirto]

Et bien j'ai une sortie proportionnelle à l'intensité prevue sur mon pont en H, que je lis directement sur mon ADC. C'est donc très précis. J'ai fait de nombreuses répétitions et pas de doute, j'ai une parabole très prononcée, mais pas exactement symétrique.

[verdifre]

bonjour,
je commecerais par aller voir si il n'y aurais pas un probleme de mesure ou de lecture en me posant les questions suivantes
1) quelle frequence de hachage par rapport à la constante de temps electrique du moteur
2) l'instant d'echantillonage est il lié à la commande du pont ?
3) quel rapport entre la frequence d'echantillonage du courant et la frequence du pont
4) quelle methode d'integration est utilisée ?
fred

[A voir en vidéo sur Futura]

[neoirto]

Remarque judicieuse Verdifre !
Merci de ton aide, car effectivement mon ADC était en free running, donc decouplée et non synchrone par rapport à la PWM.
Donc dans l'idéal :
- Je programme une interruption d'overflow sur mon timer de PWM
- depuis cette interruption je lance l'interrogation de l'ADC

Comme ça j'aurai une mesure d'ADC lineaire ?

Mais est-ce bien lineaire la relation Courant(Vitesse stabilisee) cad Courant(Tension stabilisée) ?

Merci encore

[verdifre]

dans le modele classique de la MCC
http://www.syscope.net/elec/C32.pdf
tu tombes en regime etabli sur des equations lineaires
il ne faut pas oublier qu'une seule mesure du courant n'est pas suffisante mais qu'il faut faire l'integration (numerique ou analogique) sur au moins une periode du hacheur
fred

[neoirto]

Ok, merci de ta réponse. Ce document est bien fait, et il a le mérite d'être en français !
Donc c'est bien ça, je dois mesurer une relation linéaire, et le problème vient certainement du schéma de lecture de l'ADC.

Concernant le fonctionnement d'une ADC, la mesure que l'on obtient est une moyenne de la tension sur le temps d'intégration (dans mon cas 13.5 * ADC cycle clock = 3 * période de PWM), c'est bien ça ?

Sinon, concernant le document que tu m'as transmis : je sèche sur la ligne qui décrit :
Pem = PF + Pu

Saurais tu m'expliquer ce que sont PF et Pu stp ?

Merci d'avance

[verdifre]

bonjour,

Concernant le fonctionnement d'une ADC, la mesure que l'on obtient est une moyenne de la tension sur le temps d'intégration (dans mon cas 13.5 * ADC cycle clock = 3 * période de PWM), c'est bien ça ?

c'est loin d'être évident, cela va dependre de la structure du convertisseur et de la presence d'un echantilloneur bloqueur
Une integration analogique serait peut être un moyen simple


il me semble de ce que tu me dit que la frequence de hachage est trés élevée (trop ?)

Sinon, concernant le document que tu m'as transmis : je sèche sur la ligne qui décrit :
Pem = PF + Pu

quelle page ?
fred

[neoirto]

Ah...Echantilloneur bloqueur ? En anglais ça se dit comment, que je cherche dans la datasheet (c'est un Atmega 8bit) ? Si ce n'est pas une moyenne qu'est-ce que ça pourrait être ?

Sinon pour la fréquence de hachage (40 KHz), en fait c'est ok, car le moteur a une très faible inductance, donc le temps de montee en courant est très rapide.

[verdifre]

bonsoir,
40 khz c'est enorme, es tu sur que ton hacheur suive correctement.
pour ma part je descendrai à 1 khz, c'est deja pas mal
a hacher trop vite, tu risques un paquet de problemes de parasites, si tes commutations ne sont pas assez rapides, tu dissipes pas mal et il doit y avoir des trucs pas trop lineaires.

fred

[neoirto]

Oui oui, j'ai vérifié à l'oscillo c'est propre. Effectivement, plus que ça, ça n'était pas possible. Mais tout se passe bien, et j'ai une réponse parfaitement linéaire pour Vitesse(Tension), ce qui me fait dire que tout va bien (au prix de quelques pertes dans le hacheur, je te l'accorde !).
Si besoin je baisserai un peu.

Sinon excuse moi, j'ai oublié une de tes questions, c'est page 2 sur le document :
Pem = PF + Pu

Je comprenai jusqu'à :
Pem = EI = CmW

Et après, le coup du PF Pu, je voyais pas d'où ça sortait... Mais ça doit être Pu Puissance utile (et donc observation en closed loop) et PF frottements ?

[verdifre]

Bonsoir,

Sinon excuse moi, j'ai oublié une de tes questions, c'est page 2 sur le document :
Pem = PF + Pu

en survolant je comprends perte fer ou frottements + puissance utile

je ne comprends pas bien la structure de ton asservissement, tu asservi soit une tension soit un courant mais pas les deux à la fois
prefere quand même une boucle en courant, c'est plus propre.
fred

[neoirto]

Bonsoir,

Et merci de passer du temps à m'aider Fred. En fait j'asservi en tension, mais je fais un suivi du couple via une mesure d'intensité.
Enfin c'est ce qui est prévu !

Bon sinon, je viens de réussir à synchroniser ADC et Timer PWM, donc la mesure commence réellement à chaque overflow du timer0.

Malgré cette apparente victoire : same result ! Gasp

Loin de prendre peur, je crois qu'on est sur la bonne piste avec ces problèmes de décallage de niveaux haut niveau/bas de PWM : car si ce n'est pas une moyenne qui est réalisée par l'ADC, la lecture peut être corrompue... Mais c'est bizarre quand meme parce que quand la PWM augmente :
- la vitesse augmente lineairement
- le courant augmente dans un premier temps, jusqu'à un maximum, puis diminue jusqu'à revenir à un intensité tres proche de celle du démarrage... Et ce de façon très propre et reproductible

Tu t'y connais en micro Atmega, pour savoir si c'est une moyenne ou non ? Je continue à cherche bien sur !

[verdifre]

bonjour,
tu as quoi comme charge mecanique sur ton moteur ?
as tu un modele mathematique du couple attendu ?
es tu sur qu'une partie de tes mesures ne sont pas dans le domaine "dynamique" de la mecanique ?
fred

[neoirto]

Bonjour,

Je n'ai aucune charge mécanique sur le moteur, aucun couple de plus que l'axe et les frottements dont l'expression mathématique sera de la forme :

Torque_necessaire = Coeff_friction * Vitesse;

D'où ma stupéfaction à la vue des mesures.

Mais franchement, je me demande de plus en plus si ces mesures ne sont pas normales. Car j'ai essayé de changer le prescaler de l'ADC, et donc boulverser le timing de la mesure : mêmes résultats !

Si c'était un problème de conjonction de période, ça aurait au moins déplacé le pic de mesure d'intensité...

Je sèche encore, mais je ne m'avoue pas vaincu !

Et ce qui m'agace, c'est aussi de ne trouver nulle part cette courbe de Intensité(Tension stabilisée) !

Merci de ton aide

[verdifre]

Bonjour,
finalement tu ne mesures que les pertes qui ne sont que grossierement approximées par des lois lineaires
dés que tu vas avoir une charge sur ton moteur, la linearité devrait être meilleure
essaie l'ensemble avec une charge beaucoup de choses devraient s'arranger
fred