Commande de moteur à courant continu - courbe vitesse-couple

J'ai du mal à comprendre comment utiliser pratiquement la courbe vitesse-couple d'un moteur à courant continu.

Je comprends que le gradient de la courbe vitesse-couple est défini par la conception du moteur, la position exacte de la courbe en fonction de la tension appliquée. Donc, si la tension est modifiée, la courbe vitesse-couple est également modifiée, mais reste parallèle à la courbe initiale avant la modification de la tension. Voir figure ci-dessous.

Donc, je suppose intuitivement que lorsque vous utilisez le moteur à un point de fonctionnement souhaité donné (vitesse souhaitée et couple souhaité), la courbe Cd vitesse-couple correspondante a un gradient spécifié dans la fiche technique du moteur et passe par le point de fonctionnement. Cette courbe Cd est obtenue à une tension correspondante Vd . Voir schéma ci-dessous.

Donc, ma prochaine supposition est que pour que le moteur fonctionne à ce point de fonctionnement souhaité, vous devez définir la tension appliquée au moteur sur Vd et appliquer un courant Id (calculé en utilisant le couple et la constante de couple).

Maintenant, d'après ce que j'ai lu, ce n'est pas ce qui se fait dans les contrôleurs de moteur à courant continu. Celles-ci semblent n'entraîner le moteur qu'en utilisant du courant et une sorte de magie PWM comme le montre le diagramme suivant de maxon.

Quelqu'un sait pourquoi la tension n'est pas utilisée dans la commande du moteur à courant continu et seul le courant l'est? Je ne comprends pas comment régler la vitesse si vous ne modifiez pas la tension? Et à quoi sert PWM?

J'ai cherché pendant des heures sur Internet et je n'ai rien trouvé de pertinent.

Merci,

Antoine.

Le problème est que vous ne pouvez pas contrôler à la fois la tension et le courant. Vous appliquez une tension et le moteur consomme le courant qu'il veut (sous réserve de votre capacité à fournir ce courant). Alternativement, vous créez un contrôleur de courant qui ajuste automatiquement la tension pour maintenir le courant souhaité.

Une analogie serait de pousser un objet à travers du miel. La tension est équivalente à la force que vous appliquez et le courant est équivalent à la vitesse de l'objet.

L'objet se déplace à une vitesse qui dépend de la force avec laquelle vous poussez et des dimensions de l'objet. Vous ne pouvez pas choisir de pousser doucement et rapidement, et vous ne pouvez pas choisir de pousser vraiment fort et lentement. Si vous voulez que l'objet se déplace à une certaine vitesse, vous n'avez pas d'autre choix que d'ajuster la quantité de force que vous appliquez jusqu'à ce qu'il se déplace à cette vitesse. S'il se déplace trop vite, vous réduisez la force. Trop lent et vous augmentez la force.

C'est ainsi qu'un moteur est contrôlé. La «magie» PWM est juste un moyen de contrôler la tension qui ne fait pas chauffer le contrôleur de tension. (L'alternative est une source de tension linéaire, qui deviendra vraiment chaude).

Avant d'entrer dans ce qui se passe dans le contrôleur de moteur, il vaudrait la peine de regarder un graphique différent:

Ici, nous pouvons voir que le couple produit par le moteur est purement fonction du courant traversant les enroulements, et il est assez linéaire. Si vous voulez produire un certain couple au niveau du moteur, il vous suffit de rechercher sur le graphique le courant requis, puis de dire à votre contrôleur de courant de fournir ce courant. Il le fait en mesurant constamment le courant réel et en ajustant la tension au moteur (en utilisant la magie PWM).

Maintenant, nous avons une très belle situation pour le contrôleur de notre robot. En supposant un monde sans frottement, le couple moteur est proportionnel à l'accélération. Si vous pouvez contrôler l'accélération, vous pouvez facilement contrôler la vitesse et la position du moteur.

Le contrôleur de position du moteur connaît la trajectoire dont il a besoin à partir du moteur et peut calculer le couple dont il a besoin à chaque point de cette trajectoire (car il connaît l'accélération à chaque point de la trajectoire). Il examine également la position réelle du moteur, qui ne sera pas tout à fait correcte en raison du frottement, et utilise cette erreur de position pour ajuster la quantité de couple souhaitée. Il convertit ensuite la demande de couple en demande actuelle et la transmet au contrôleur de courant.

Et là, vous avez un servo.