Как я могу определить, начинает ли выходить из строя двигатель постоянного тока на роботе?

13

Какие характеристики я могу найти, которые могут быть надежными признаками раннего предупреждения о том, что двигатель постоянного тока на моем роботе, например, используемый для привода, может выходить из строя? Я ищу ответ, который касается датчиков, а не ручной проверки, чтобы можно было построить схему, предупреждающую о потенциальной неисправности до ее возникновения.

У меня есть несколько идей, таких как увеличение потребления тока или уменьшение скорости вращения / напряжения, но я хочу защититься от ложных предупреждений, вызванных разумным износом или просто роботом, борющимся на пересеченной местности.

Очевидно, что такая система никогда не будет надежной, но есть ли какие-то моменты, на которые я могу обратить внимание?

berry120
источник

Ответы:

10

Есть две ключевые вещи, которые нужно искать с точки зрения системы управления. Первый - это среднеквадратичное значение приложенного крутящего момента, а второй - следующая ошибка при движении.

Среднеквадратичный (RMS) крутящий момент

Поскольку двигатели со временем деградируют, им требуется больший крутящий момент для того же ускорения, поэтому, если вы настроили свой ПИД-регулятор для нового двигателя с низкими потерями, то по мере его старения и увеличения потерь двигатель будет дрейфовать. , В какой-то момент двигатель станет настолько изношенным, что вы не сможете настроить параметры ПИД-регулятора, чтобы получить необходимую производительность. До того, как это произойдет, вы, возможно, уже начали отключать ограничение крутящего момента в вашем контроллере движения (например, он может не разрешать 100% -ое вращение более чем на заданное количество мс).

Однако проблема с просмотром крутящего момента заключается в том, что отследить его может быть сложно. Просмотр максимального значения ничего не скажет, потому что многие ситуации могут вызвать 100% крутящий момент в течение коротких периодов, особенно с агрессивно настроенным ПИД-регулятором.

Поскольку оно постоянно меняется, настройка мониторинга может быть слишком мягкой (приводящей к ложным негативам ) или слишком строгой (приводящей к ложным срабатываниям ). Вот почему вы, вероятно, хотите что-то ближе к среднеквадратичному значению крутящего момента, который вы отслеживаете в течение длительного периода времени, и смотрите на тенденции.

В среде с контролируемой температурой температура двигателя (как предлагает пользователь 65 ) является довольно хорошим приближением к среднеквадратическому потреблению энергии в течение длительного времени. Если температура окружающей среды не контролируется, это более сложно, так как разные абсолютные температуры, вероятно, потребуют разных пороговых значений для температуры выше температуры запуска для изношенных двигателей.

Следующая ошибка

Еще один инструмент для поиска неисправных двигателей - это максимальная ошибка, возникающая после перемещения. Это максимальная разница между тем, где должен был находиться двигатель, и тем, где он фактически находился в любой точке во время движения. Это единственное значение для всего движения и то, что многие контроллеры движения отслеживают для собственного использования. На самом деле, у многих есть мягкие ограничения на максимальное количество следующих ошибок и ошибок, если вы их превысите.

Опять же, отключение максимальной ошибки отслеживания может быть просто признаком того, что вам просто нужно перенастроить петлю PID, но частота, с которой вам нужно перенастроить ваш PID, и трудности, с которыми вы сталкиваетесь при достижении желаемой производительности, могут быть ценными инструментами в определении того, когда мотор подходит к концу своей жизни.

Марк Бут
источник
7

Температура - это очень простое число для измерения и хорошая совокупность всех других факторов, поскольку ослабевающий двигатель будет приводиться в движение сильнее.

Обычно двигатель, который вот-вот выйдет из строя, будет значительно горячее, чем остальные двигатели.

user65
источник
Если в среде с контролируемой температурой температура двигателя является довольно хорошим приближением к среднеквадратическому потреблению мощности в течение длительного времени.
Марк Бут