¿Cómo puedo detectar si un motor de CC en un robot comienza a fallar?


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¿Qué características puedo buscar que podrían ser señales confiables de alerta temprana de que un motor de CC en mi robot, por ejemplo, uno usado para el variador, podría estar fallando? Estoy buscando una respuesta que trate en términos de sensores en lugar de inspección manual, por lo que se podría construir un circuito para advertir sobre una falla potencial antes de que ocurra.

Tengo algunas ideas, como un aumento en el consumo de corriente o una disminución en la velocidad / voltaje de rotación, pero quiero protegerme contra advertencias falsas causadas por un desgaste razonable, o simplemente el robot que lucha en terrenos difíciles.

Obviamente, este sistema nunca será infalible, pero ¿hay algún punto que pueda tener en cuenta?

Respuestas:


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Hay dos cosas clave que debe buscar desde el punto de vista del sistema de control. El primero es el cuadrado medio raíz del par aplicado y el segundo es el siguiente error en los movimientos.

Torque cuadrático medio (RMS)

A medida que los motores se degradan con el tiempo, requieren que se aplique más torque para la misma aceleración, por lo que si ha sintonizado su bucle PID para un motor nuevo de baja pérdida, a medida que envejece, y las pérdidas aumentan, el motor se desajustará . En algún momento, el motor se desgastará lo suficiente como para que no pueda ajustar los parámetros PID para obtener el rendimiento que necesita. Antes de que esto suceda, es posible que ya haya comenzado a disparar un límite de torque en su controlador de movimiento (por ejemplo, no puede permitir un toque del 100% por más de un número dado de ms).

Sin embargo, el problema con solo mirar el par es que puede ser difícil hacer un seguimiento. Mirar el valor máximo no le dirá nada porque muchas situaciones pueden causar un 100% de torque durante períodos cortos, especialmente con un controlador PID sintonizado agresivamente.

Como está cambiando constantemente, la configuración de la supervisión podría ser demasiado indulgente (lo que da como resultado falsos negativos ) o demasiado estricta (lo que resulta en falsos positivos ). Es por eso que probablemente desee algo más cercano a un RMS del par que supervisa durante un largo período y observe las tendencias.

En un entorno con temperatura controlada, la temperatura del motor (como sugiere el usuario 65 ) es una aproximación bastante buena del uso de energía RMS durante una constante de tiempo prolongada. Sin embargo, si la temperatura ambiente no se controla, esto es más difícil, ya que diferentes temperaturas absolutas probablemente requerirán diferentes umbrales de temperatura por encima de los disparadores ambientales para motores desgastados.

Error siguiente

Otra herramienta para buscar motores defectuosos es el error de seguimiento máximo durante un movimiento. Esta es la máxima diferencia entre dónde se suponía que estaba el motor y dónde estaba realmente en cualquier momento durante el movimiento. Es un valor único para todo el movimiento y es algo que muchos controladores de movimiento realizan un seguimiento para su propio uso. De hecho, muchos tienen límites suaves en el error de seguimiento máximo y error si los excede.

Nuevamente, disparar un error de seguimiento máximo puede ser solo una indicación de que solo necesita volver a ajustar su bucle PID, pero la frecuencia con la que necesita volver a ajustar su PID y la dificultad que tiene para lograr el rendimiento deseado pueden ser herramientas valiosas para determinar cuándo Un motor está llegando al final de su vida.


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La temperatura es un número muy simple de medir y es una buena agregación de todos los demás factores, ya que un motor debilitado se conducirá con más fuerza.

En general, un motor que está a punto de fallar será significativamente más caliente que el resto de los motores.


Si se encuentra en un entorno con temperatura controlada, la temperatura del motor es una aproximación bastante buena del uso de energía RMS durante un tiempo constante constante.
Mark Booth
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