Come posso rilevare se un motore CC su un robot sta iniziando a guastarsi?


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Quali caratteristiche posso cercare che potrebbero essere segnali di avvertimento precoci affidabili che un motore a corrente continua sul mio robot, ad esempio uno utilizzato per l'azionamento, potrebbe non funzionare? Sto cercando una risposta che si occupa di sensori piuttosto che di ispezione manuale, quindi un circuito potrebbe essere costruito per avvisare di un potenziale guasto prima che accada.

Ho alcune idee come un aumento dell'assorbimento di corrente o una diminuzione della velocità / tensione di rotazione, ma voglio proteggermi dai falsi avvertimenti causati da una ragionevole usura o dal solo robot che lotta su terreni difficili.

Ovviamente un tale sistema non sarà mai infallibile, ma ci sono punti che posso cercare?

Risposte:


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Ci sono due cose chiave da cercare dal punto di vista del sistema di controllo. Il primo è il quadrato medio della coppia applicata e il secondo è il seguente errore sui movimenti.

Coppia quadrata media radice (RMS)

Man mano che i motori si degradano nel tempo, richiedono una coppia maggiore da applicare per la stessa accelerazione, quindi se il loop PID è stato sintonizzato per un nuovo motore a bassa perdita allora con l'invecchiamento e le perdite aumentano, il motore andrà stonato . Ad un certo punto il motore si consumerà abbastanza da non riuscire a mettere a punto i parametri PID per darti le prestazioni di cui hai bisogno. Prima che ciò accada, è possibile che si sia già iniziato a far scattare un limite di coppia nel controller di movimento (ad esempio, potrebbe non consentire il 100% di tacca per più di un determinato numero di ms).

Il problema, tuttavia, è che può essere difficile tenerne traccia. Guardare il valore massimo non ti dirà nulla perché molte situazioni possono causare una coppia del 100% per brevi periodi, specialmente con un controller PID sintonizzato in modo aggressivo.

Poiché è in costante evoluzione, l'impostazione del monitoraggio potrebbe essere facilmente troppo indulgente (con conseguenti falsi negativi ) o troppo rigorosa (con conseguenti falsi positivi ). Questo è il motivo per cui probabilmente vuoi qualcosa di più vicino a un RMS della coppia che monitori per un lungo periodo e osservi le tendenze.

In un ambiente a temperatura controllata, la temperatura del motore (come suggerisce user65 ) è una buona approssimazione del consumo di energia RMS su una costante di lungo periodo. Tuttavia, se la temperatura ambiente non è controllata, ciò è più difficile, poiché diverse temperature assolute richiedono probabilmente soglie diverse per la temperatura al di sopra dei trigger ambientali per motori usurati.

A seguito di errore

Un altro strumento per cercare motori in avaria è il massimo errore che segue su una mossa. Questa è la differenza massima tra dove il motore doveva essere e dove si trovava effettivamente in qualsiasi momento durante lo spostamento. È un valore unico per l'intera mossa ed è qualcosa che molti controller di movimento tengono traccia del proprio uso. In effetti, molti hanno limiti soft sul massimo errore di inseguimento ed errore se li superi.

Ancora una volta, far scattare un errore di follow max può essere solo un'indicazione che devi solo risintonizzare il tuo loop PID, ma la frequenza con cui devi risintonizzare il tuo PID e la difficoltà che hai nel raggiungere le prestazioni desiderate possono essere strumenti preziosi per determinare quando un motore sta arrivando alla fine della sua vita.


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La temperatura è un numero molto semplice da misurare ed è una buona aggregazione di tutti gli altri fattori poiché un motore indebolito sarà guidato più duramente.

Generalmente un motore che sta per guastarsi sarà significativamente più caldo rispetto al resto dei motori.


Se in un ambiente a temperatura controllata, la temperatura del motore è un'approssimazione abbastanza buona dell'utilizzo di potenza RMS per una costante di tempo lunga.
Mark Booth
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