[hieutq]

Hiện nay có một số xu hướng trong điều khiển động cơ. Trong một số trường hợp, vấn đề cần quan tâm chỉ đơn giản là điều khiển tốc độ, gia tốc, mômen hoặc các thuộc tính khác của động cơ trên cơ sở tín hiệu điều khiển đầu vào là từ phía con người, chẳng hạn như qua bảng điều khiển. Việc điều khiển bằng tay như vậy thuộc về phạm trù điều khiển vòng hở. Trong một số trường hợp khác, động cơ phải tự động đưa ra các đáp ứng với các tác động thời gian thực. Các đáp ứng đối với các tác động này được quan sát và các điều chỉnh cần thiết được tự động tạo ra. Vì vậy, nó tạo ra một môi trường điều khiển kín. Các điều khiển vòng lặp kín như vậy được gọi là hệ tùy động servo, hay chỉ đơn giản là servo.

Điều khiển servo là một quá trình xử lý tín hiệu liên quan đến điều khiển động cơ trên cơ sở động học của các tín hiệu vào như vị trí, tốc độ hay mômen. Trong quá khứ người ta sử dụng các mạch tương tự để thực hiện điều khiển servo, nhưng khả năng thích nghi của các bộ vi xử lý tín hiệu số (DSP) đã tạo ra một công nghệ cho sự lựa chọn trong nhiều ứng dụng. Khi dải thông cho điều khiển tốc độ và mômen đơn giản là hẹp một cách tương đối nếu so sánh với mã hóa tiếng nói, MCUs thường đủ nhanh các việc xử lý DSP nhỏ nhặt. Trong một số trường hợp, mặc dù chúng phải dựa vào các bảng tra (look-up tables) để cho các kết quả xấp xỉ, nhưng MCUs không có tốc độ để thực hiện những thuật toán điều khiển nâng cao được cần đến trong truyền động ổ đĩa cứng có chất lượng cao nhất, các ổ CD-ROM hay DVD. Tuy nhiên, các bộ điều khiển đĩa này có yêu cầu cao hơn các bộ điều khiển tốc độ động cơ. Chúng phải đảm bảo điều khiển vị trí servo của phần cơ khí đọc (và viết) mà thường là các động cơ tuyến tính. Điều khiển thích nghi là cần thiết cho các trường hợp này để bù sự thay đổi nhiệt, sự lão hóa (aging) của đĩa và các lực gia tốc vật lý.

Một ứng dụng khác của DSP servo là truyền động băng từ và máy vẽ dùng bút. Các ứng dụng servo không cần máy tính có thể kể đến cánh tay máy hay điều khiển trục và các hàm điều khiển vị trí môtơ hóa trong đó có các điều khiển bám và tương tự. Các ứng dụng của điều khiển servo bao gồm phanh chống trượt (anti-skid braking) (được thực hiện chủ yếu với MCUs nhưng có vẻ như đang thay đổi) và thậm chí là các hệ thống lái (không thủy lực). Các hệ thống điều khiển được sử dụng trong quân sự để ổn định các bệ phóng, định vị phóng và dẫn đường cho tên lửa. Các thuật toán thường được áp dụng cho điều khiển servo bao gồm lọc Kalman cũng như điều khiển dead-beat, thích nghi và tối ưu.

Đáp ứng yêu cầu về khả năng điều khiển động cơ tần số thấp, các MCUs như Motorola 80196 được tăng cường tính năng toán học làm cho chúng có sức hấp dẫn với các xử lý DSP. Sản phẩm Motorola bao gồm bộ nhân song song và các chỉ dẫn DSP được thêm vào tập chỉ dẫn của 68HC11 thông thường (đơn vị 8 bit tiền nhiệm). Họ Intel 80C196 giữ khả năng MAC của nó được tăng cường. Thời gian MAC của họ 196 giảm từ 2.3s xuống còn 640ns và vào năm 1996 (bộ 80286 mới) chỉ còn 80ns và cuối cùng là đi đến không gian thực hiện chip DSP. Cả hai họ Motorola và Intel MCUs đề cập ở trên được áp dụng trong các ứng dụng điều khiển đĩa, nhưng đồng thời cũng được áp dụng cho các chức năng điều khiển động cơ khác.

DSP đã được áp dụng rộng rãi cho điều khiển động cơ bước và điều khiển vòng kín cho các động cơ servo một chiều. Cả MCUs và DSPs được áp dụng trong một số động cơ ba pha, hầu hết là các ứng dụng chuyển mạch số, nhưng thị trường cho động cơ một pha vẫn còn là thách thức đối với DSP. Tuy nhiên hiện nay, ứng dụng điều khiển động cơ không đồng bộ một pha đang trở thành thực tế.

Để đánh giá tốt hơn về thị trường điều khiển động cơ, Analog Devices đã đầu tư sâu để phát triển các bộ biến đổi A/D lấy mẫu liên tục (cho các hệ công suất ba pha), bộ đồng xử lý chuyển động (ADMC201) được thiết kế cho việc sử dụng với họ ADI 21xx của các chip DSP và, gần đây nhất, ADMC330 được xác định là IC điều khiển chuyển động gồm một lõi DSP, 7 kênh biến đổi A/D (đồng bộ hóa với tần số chuyển mạch PWM để giảm thiểu nhấp nhô dòng động cơ), hai timer phụ PWM để hiệu chỉnh hệ số công suất và ngoại vi MCU thông thường. ADMC330 được làm thử và cuối năm 1996 với giá 10.00 đôla.

Texas Instruments (TI) cũng bắt đầu tham dự thị trường động cơ công nghiệp. TI thống lĩnh thị trường bộ điều khiển truyền động cho đĩa cứng nhưng đã giới thiệu chip mới nhắm vào điều khiển động cơ công nghiệp vào cuối năm sau đó. Bộ điều khiển DSP TMS320C240 tổ hợp lõi C2xLP của công ty với bộ quản lý sự kiện tối ưu hóa điều khiển chuyển động, các bộ biến đổi A/D kép và các ngoại vi kiểu MCU. C240 có giá 10.00 đôla, nhưng các version được hy vọng giảm giá xuống chỉ còn lân cận 5.00 đôla trong tương lai. Version với bộ nhớ flash đã hiện hữu cho các mục đích phát triển.

Các phát triển mạnh mẽ nhất cho DSP trong điều khiển chuyển động xuất hiện ở châu Âu và Nhật bản là những nơi dường như có giá trị cao về các động cơ nhỏ hơn, êm hơn và hiệu suất tốt hơn cho các dụng cụ gia đình. Ví dụ, thị trường tự động châu Âu đã chín muồi cho truyền động công suất dựa trên các động cơ điện được điều khiển bởi DSP.

Nhưng sự phát triển điều khiển chuyển động dùng DSP không thể xảy ra trong chân không. Theo đó, sự phát triển các động cơ tuân theo điều khiển DSP. Ví dụ, các động cơ từ kháng chuyển mạch (động cơ một chiều không có cuộn dây rôto và không có nam châm vĩnh cửu - SR) được điều khiển bởi DSP rốt cuộc là giải pháp rẻ nhất cho nhiều ứng dụng. Hơn nữa, vì tính đơn giản và khắt khe của rôto, SR có thể hoạt động ở tốc độ lớn hơn tốc độ của động cơ không đồng bộ và có thể tăng mômen sản sinh thông qua hộp số điện từ. Hiệu suất năng lượng cao và mômen ở tốc độ thấp lớn tạo ra sự quan tâm cao trong kỹ thuật, nhưng mãi cho đến gần đây, giá thành của phần điện tử đi kèm với động cơ SR cũng đắt như các phần cơ khí. Điều đó tạo ta tính không thực tế cho các ứng dụng mức độ cao. Các động cơ SR đòi hỏi chiến lược chuyển mạch phức tạp mà có thể được thực hiện tốt nhất bằng các DSP chip, vì vậy tương lai của các động cơ SR có vẻ sáng lạng.

Theo http://www.techonline.com.