DCモーターの原理

ブラシレス DC モーターの制御原理は次のとおりです。モーターを回転させるには、まず制御ユニットがホール センサーに基づいてモーター ローターの位置を決定する必要があります。{0}。そして、ステータ巻線に応じて、インバータ内のパワートランジスタがオン（またはオフ）される順序を決定します。インバータ内の AH、BH、CH トランジスタ (上アーム パワー トランジスタと呼ばれます) と AL、BL、CL トランジスタ (下アーム パワー トランジスタと呼ばれます) は、モータ コイルに電流を順番に流し、時計回り (または反時計回り) の回転磁界を生成します。この磁場はローターの磁石と相互作用し、モーターを時計回り/反時計回りに回転させます。-ホール-センサーが別の信号セットを感知する位置までモーターローターが回転すると、制御ユニットは次のパワートランジスタセットをオンにします。このサイクルは継続し、制御ユニットがモーターローターの停止を決定するまでモーターが同じ方向に回転します。その時点で、パワートランジスタがオフになります（または下アームのパワートランジスタのみがオンになります）。ローターの方向を逆にするには、パワー トランジスタを逆の順序でオンにします。

パワートランジスタの基本的なスイッチングパターンは、AH、BL→AH、CL→BH、CL→BH、AL→CH、AL→CH、BLのように表すことができます。ただし、AH、AL、BH、BL、CH、CLなどに切り替えることは絶対に禁止します。さらに、電子部品には常にスイッチング応答時間が存在するため、パワートランジスタのスイッチング時間にはこの応答時間を考慮する必要があります。上アーム（または下アーム）が完全に閉じてから下アーム（または上アーム）が開くと短絡が発生し、パワートランジスタが焼損することがあります。

モーターが回転し始めると、コントロール ユニットはコマンド（ドライバーが設定した速度と加減速レートで構成される）とホール センサー信号の変化速度を比較（またはソフトウェアで計算）し、どのグループのスイッチ（AH、BL、AH、CL、BH、CL、または...）をオンにするかを決定します。また、オンにする時間を決定します。{0}速度が不十分な場合、オン時間は長くなります。-速度が高すぎる場合、オン時間は短くなります。-動作のこの部分は PWM によって処理されます。 PWM (パルス幅変調) はモーターの速度を決定します。このような PWM の生成は、正確な速度制御を実現するための鍵となります。

高速制御では、システムのクロック分解能がソフトウェア命令の処理時間を処理するのに十分であるかどうかを考慮する必要があります。さらに、ホール センサー信号の変化にアクセスする方法も、プロセッサのパフォーマンス、精度、リアルタイム パフォーマンスに影響します。-低速制御、特に低速開始の場合、ホール センサー信号はよりゆっくりと変化します。{6}そのため、信号の取得方法や処理のタイミング、モータの特性に応じた適切な制御パラメータの設定が重要となります。あるいは、エンコーダの変化を基準として使用するように速度フィードバックを変更し、信号の分解能を高めて制御を向上させることもできます。モーターのスムーズな動作や応答性の良さは、PID 制御の適切さによっても決まります。前述したように、ブラシレス DC モーターは閉ループ制御を使用します。-したがって、フィードバック信号は、モーター速度が目標速度からどれだけ離れているかを制御ユニットに伝えます-これがエラーです。誤差を知るには補償が必要ですが、これは PID 制御などの従来の工学制御方法によって実現できます。しかし、制御される状態や環境は実際には複雑で変化しやすいものです。堅牢で耐久性のある制御が必要な場合、考慮する必要がある要素は、おそらく従来のエンジニアリング制御の完全な制御を超えています。したがって、ファジィ制御、エキスパート システム、ニューラル ネットワークもインテリジェント PID 制御の重要な理論に組み込まれることになります。