Comment puis-je détecter si un moteur CC sur un robot commence à tomber en panne?


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Quelles caractéristiques puis-je rechercher qui pourraient être des signes d'alerte précoce fiables qu'un moteur à courant continu sur mon robot, par exemple celui utilisé pour le variateur, pourrait être en panne? Je cherche une réponse qui traite en termes de capteurs plutôt qu'en inspection manuelle, donc un circuit pourrait être construit pour avertir d'une défaillance potentielle avant qu'elle ne se produise.

J'ai quelques idées telles qu'une augmentation de la consommation de courant ou une diminution de la vitesse / tension de rotation, mais je veux me prémunir contre les faux avertissements causés par une usure raisonnable, ou tout simplement le robot qui lutte sur un terrain difficile.

Évidemment, un tel système ne sera jamais infaillible, mais y a-t-il des points à surveiller?

Réponses:


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Il y a deux éléments clés à rechercher du point de vue du système de contrôle. Le premier est le carré moyen du couple appliqué et le second est l'erreur suivante lors des déplacements.

Couple quadratique moyen (RMS)

Comme les moteurs se dégradent avec le temps, ils nécessitent plus de couple à appliquer pour la même accélération, donc si vous avez réglé votre boucle PID pour un nouveau moteur à faibles pertes puis à mesure qu'il vieillit et que les pertes augmentent, le moteur dérivera de manière désaccordée . À un moment donné, le moteur sera suffisamment usé pour que vous ne puissiez pas régler les paramètres PID pour vous donner les performances dont vous avez besoin. Avant que cela ne se produise, bien que vous ayez déjà commencé à déclencher une limite de couple dans votre contrôleur de mouvement (il peut ne pas permettre un couple de 100% pendant plus d'un certain nombre de ms par exemple).

Le problème avec le simple fait de regarder le couple, cependant, est qu'il peut être difficile de le suivre. La recherche de la valeur maximale ne vous dira rien, car de nombreuses situations peuvent provoquer un couple de 100% pendant de courtes périodes, en particulier avec un contrôleur PID agressivement réglé.

Comme elle est en constante évolution, la configuration de la surveillance peut facilement être trop clémente (entraînant de faux négatifs ) ou trop stricte (entraînant de faux positifs ). C'est pourquoi vous voulez probablement quelque chose de plus proche d'un RMS du couple que vous surveillez sur une longue période et regardez les tendances.

Dans un environnement à température contrôlée, la température du moteur (comme le suggère user65 ) est une assez bonne approximation de la consommation d'énergie RMS sur une longue constante de temps. Si la température ambiante n'est pas contrôlée, cela est plus difficile, car différentes températures absolues nécessiteront probablement des seuils de température supérieurs aux déclencheurs ambiants pour les moteurs usés.

Erreur suivante

Un autre outil pour rechercher les moteurs défaillants est l' erreur de suivi maximale lors d'un déplacement. Il s'agit de la différence maximale entre l'endroit où le moteur était censé se trouver et l'endroit où il se trouvait réellement à tout moment pendant le déplacement. C'est une valeur unique pour l'ensemble du mouvement et c'est quelque chose que de nombreux contrôleurs de mouvement conservent pour leur propre usage. En fait, beaucoup ont des limites souples sur l'erreur de suivi maximale et l'erreur si vous les dépassez.

Encore une fois, le déclenchement d'une erreur de suivi max peut simplement être une indication que vous avez juste besoin de réaccorder votre boucle PID, mais la fréquence avec laquelle vous devez réaccorder votre PID et la difficulté que vous rencontrez pour atteindre les performances souhaitées peuvent être des outils précieux pour déterminer quand un moteur arrive en fin de vie.


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La température est un nombre très simple à mesurer et constitue une bonne agrégation de tous les autres facteurs, car un moteur qui s'affaiblit sera plus difficile à conduire.

Généralement, un moteur qui est sur le point de tomber en panne sera beaucoup plus chaud que le reste des moteurs.


Si dans un environnement à température contrôlée, la température du moteur est une assez bonne approximation de la consommation d'énergie RMS sur une constante de temps longue.
Mark Booth
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