Principen för DC-motorer

Styrprincipen för en borstlös DC-motor är följande: För att få motorn att rotera måste styrenheten först bestämma motorrotorns position baserat på Hall-sensorn. Sedan, enligt statorlindningarna, bestämmer den sekvensen i vilken effekttransistorerna i växelriktaren slås på (eller av). AH-, BH- och CH-transistorerna (kallade överarmseffekttransistorer) och AL-, BL- och CL-transistorerna (kallade underarmseffekttransistorer) i växelriktaren flyter sekventiellt ström genom motorspolarna och genererar ett medurs (eller moturs) roterande magnetfält. Detta magnetfält samverkar med rotorns magneter, vilket får motorn att rotera medurs/moturs-. När motorrotorn roterar till ett läge där Hall-sensorn känner av ytterligare en uppsättning signaler, slår styrenheten på nästa uppsättning krafttransistorer. Denna cykel fortsätter och låter motorn rotera i samma riktning tills styrenheten beslutar att stoppa motorrotorn, då krafttransistorerna stängs av (eller bara krafttransistorerna under armarna slås på). För att vända rotorriktningen slås krafttransistorerna på i omvänd ordning.

Det grundläggande omkopplingsmönstret för effekttransistorer kan illustreras enligt följande: AH, BL → AH, CL → BH, CL → BH, AL → CH, AL → CH, BL. Det är dock absolut förbjudet att byta dem som AH, AL, BH, BL eller CH, CL. Dessutom, eftersom elektroniska komponenter alltid har en kopplingssvarstid, måste kopplingstiden för effekttransistorerna ta hänsyn till denna svarstid. Annars, om överarmen (eller underarmen) inte är helt stängd innan underarmen (eller överarmen) öppnas, kommer en kortslutning att uppstå, vilket gör att krafttransistorn brinner ut.

När motorn börjar rotera jämför (eller beräknar via mjukvara) kommandot (som består av den hastighet som ställts in av föraren och accelerations-/retardationshastigheten) med ändringshastigheten för hall-sensorsignalen för att avgöra vilken grupp av omkopplare (AH, BL, AH, CL, BH, CL, eller ...) som ska vara påslagen och hur länge. Om hastigheten är otillräcklig är på-tiden längre; om hastigheten är för hög är på-tiden kortare. Denna del av verksamheten hanteras av PWM. PWM (Pulse Width Modulation) bestämmer hastigheten på en motor, och att generera sådan PWM är nyckeln för att uppnå exakt hastighetskontroll.

Hög-hastighetskontroll måste överväga om systemets klockupplösning är tillräcklig för att hantera behandlingstiden för programvaruinstruktioner. Dessutom påverkar hur Hall-sensorsignaländringar nås också processorprestanda, noggrannhet och realtidsprestanda. För låg-hastighetskontroll, särskilt låg-starthastighet, ändras Hall-sensorsignalen långsammare. Därför blir signalinsamlingsmetoden, bearbetningstidpunkten och lämplig konfiguration av styrparametrar baserad på motoregenskaper avgörande. Alternativt kan hastighetsåterkoppling modifieras för att använda kodarändringar som referens, vilket ökar signalupplösningen för bättre kontroll. Jämn motordrift och bra respons beror också på lämpligheten av PID-kontroll. Som tidigare nämnts använder borstlösa likströmsmotorer sluten-slingstyrning; därför berättar återkopplingssignalen för styrenheten hur långt motorhastigheten är från målhastigheten-det här är felet. Att känna till felet kräver kompensation, vilket kan uppnås genom traditionella tekniska styrmetoder som PID-kontroll. Men tillståndet och miljön under kontroll är faktiskt komplexa och föränderliga. Om robust och hållbar styrning krävs, är de faktorer som måste beaktas troligen bortom den fullständiga kontrollen av traditionell ingenjörsstyrning. Därför kommer fuzzy control, expertsystem och neurala nätverk också att inkorporeras i de viktiga teorierna om intelligent PID-kontroll.