Prinsippet for likestrømsmotorer

Kontrollprinsippet for en børsteløs likestrømsmotor er som følger: For å få motoren til å rotere, må kontrollenheten først bestemme posisjonen til motorrotoren basert på Hall-sensoren. Deretter, i henhold til statorviklingene, bestemmer den rekkefølgen der krafttransistorene i omformeren slås på (eller av). AH-, BH- og CH-transistorene (kalt overarmseffekttransistorer) og AL-, BL- og CL-transistorene (kalt underarmseffekttransistorer) i inverteren flyter sekvensielt strøm gjennom motorspolene, og genererer et roterende magnetfelt med klokken (eller -mot klokken). Dette magnetfeltet samhandler med rotorens magneter, og får dermed motoren til å rotere med klokken/mot- klokken. Når motorrotoren roterer til en posisjon der Hall-sensoren registrerer et annet sett med signaler, slår kontrollenheten på neste sett med krafttransistorer. Denne syklusen fortsetter, slik at motoren kan rotere i samme retning inntil kontrollenheten bestemmer seg for å stoppe motorrotoren, på hvilket tidspunkt krafttransistorene slås av (eller bare krafttransistorene på nedre arm slås på). For å snu rotorretningen slås krafttransistorene på i motsatt rekkefølge.

Det grunnleggende koblingsmønsteret for krafttransistorer kan illustreres som følger: AH, BL → AH, CL → BH, CL → BH, AL → CH, AL → CH, BL. Det er imidlertid absolutt forbudt å bytte dem som AH, AL, BH, BL eller CH, CL. Videre, fordi elektroniske komponenter alltid har en koblingsresponstid, må koblingstiden til effekttransistorene ta hensyn til denne responstiden. Ellers, hvis overarmen (eller underarmen) ikke er helt lukket før underarmen (eller overarmen) åpnes, vil det oppstå en kortslutning som får krafttransistoren til å brenne ut.

Når motoren begynner å rotere, sammenligner kontrollenheten (eller beregner via programvare) kommandoen (sammensatt av hastigheten satt av sjåføren og akselerasjons-/retardasjonshastigheten) med endringshastigheten til hall-sensorsignalet for å bestemme hvilken gruppe brytere (AH, BL, AH, CL, BH, CL, eller ...) som skal være slått på, og hvor lenge. Hvis hastigheten er utilstrekkelig, er på-tiden lengre; hvis hastigheten er for høy, er på-tiden kortere. Denne delen av operasjonen håndteres av PWM. PWM (Pulse Width Modulation) bestemmer hastigheten til en motor, og å generere slik PWM er nøkkelen til å oppnå presis hastighetskontroll.

Høy-hastighetskontroll må vurdere om systemets klokkeoppløsning er tilstrekkelig til å håndtere behandlingstiden for programvareinstruksjoner. I tillegg påvirker måten Hall-sensorsignalendringer får tilgang på også prosessorytelse, nøyaktighet og sanntidsytelse. For lav-hastighetskontroll, spesielt lav-start, endres Hall-sensorsignalet langsommere. Derfor blir signalinnsamlingsmetoden, behandlingstidspunktet og passende konfigurasjon av kontrollparametere basert på motorkarakteristikk avgjørende. Alternativt kan hastighetsfeedback modifiseres for å bruke koderendringer som referanse, noe som øker signaloppløsningen for bedre kontroll. Glatt motordrift og god respons avhenger også av hensiktsmessigheten av PID-kontroll. Som nevnt tidligere bruker børsteløse likestrømsmotorer lukket-sløyfekontroll; derfor forteller tilbakemeldingssignalet kontrollenheten hvor langt motorhastigheten er fra målhastigheten-dette er feilen. Å kjenne til feilen krever kompensasjon, som kan oppnås gjennom tradisjonelle tekniske kontrollmetoder som PID-kontroll. Imidlertid er tilstanden og miljøet under kontroll faktisk komplekse og foranderlige. Hvis det kreves robust og varig kontroll, er faktorene som må vurderes sannsynligvis utenfor den fulle kontrollen til tradisjonell teknisk kontroll. Derfor vil fuzzy-kontroll, ekspertsystemer og nevrale nettverk også innlemmes i de viktige teoriene om intelligent PID-kontroll.