Een uitgebreide gids voor oplossingen voor drone -motorbesturing

 

In het kernbesturingssysteem van een drone speelt het Motor Drive -algoritme een cruciale rol alleen in vluchtstabiliteit en reactiviteit, maar ook in uithoudingsvermogen, geluidsniveaus en de totale kostenstructuur . De twee huidige mainstream controlemethoden - Foc (veld georiënteerde controle) en traditionele vierkante golfcontrole (zes -stappen (zes -stappen commutatie) - hebben verschillende niveaus in verschillende niveaus van drive -platforms .. deze Aanpassingslogica van deze twee oplossingen uit vier dimensies: principe, prestaties, toepassing en ontwikkelingstrend .

 

FOC -controle: nastreven van ultieme precisie en efficiëntie

FOC (veldgeoriënteerde besturing) bereikt precieze elektromagnetische koppelregeling door drie-fase stroom om te zetten in magnetische veldcomponenten (i _ d en i _ q) in een rechthoekig coördinatensysteem . De kern van de kern zijn:

· Sinusgolfaandrijving: de huidige golfvorm is soepeler en de harmonische vervorming is minder dan 5%;

· Brede snelheidsverhouding: ondersteunt 1: 1000 snelheidsregulering, bedekt van lage snelheid zweven tot snelle plotselinge vlucht;

· Extreem lage koppelfluctuatie: koppeluitgang is meer lineair en de vlucht is stabieler;

· Snelle respons: een besturingslus van maximaal 50 μs maakt snelle koppelaanpassingen mogelijk .

 

Square Wave Control: eenvoudig, snel, kosteneffectief

Square Wave Control maakt gebruik van een vaste strategie voor 120 graden commutatie en is voornamelijk afhankelijk van Hall -sensoren om de rotorpositie te bepalen . De besturingsmethode is directer maar heeft een beperkte nauwkeurigheid:

· Trapeziumvormige golfexcitatie: de huidige harmonische vervormingssnelheid is zo hoog als 20-30%;

· Beperkte snelheidsbereik: de gemeenschappelijke verhouding is 1:50;

· Koppel Ripple: merkbare trillingen of plotselinge veranderingen tijdens Hover of Directional Shifts .

· Hardware eenvoud: er is geen encoder nodig, wat resulteert in lage rekenbelasting en verlaagde kosten .

 

Het nemen van een bepaald model van drone van consumentenkwaliteit (met behulp van FOC) en instapplatform (met behulp van vierkante golf) als voorbeelden, de belangrijkste indicatoren zijn als volgt:

Metriek	FOC-oplossing (high-end)	Square Wave Solution (Basic)
Zweven stabiliteit	±0.1 m	±0.5 m
Batterij levensduur	46 minuten	22 minuten
Geluidsniveau	55db	68db
Windstoornisresponstijd	8 ms	35 ms
Motoremperatuurstijging	+18rang	+32rang
Per motorkosten	$25	$8

 

 

Verschillende soorten UAV's hebben verschillende vereisten voor energiesystemen, dus er zijn ook duidelijke verschillen in de keuze van controlestrategieën .

 

Consumentendrones: streven naar stabiliteit en stilte

Merken zoals DJI en Autel nemen in het algemeen FOC -oplossingen over:

· Hoge precisie zweven: FOC kan de moeilijkheid van PID-parameteraanpassing verminderen en de positioneringsstabiliteit verbeteren;

· Betere levensduur van de batterij: zeer efficiënte aandrijving kan het energieverbruik van de hele machine verbeteren door 8-12%;

· Stille vlucht: sinusgolfaandrijving vermindert hoogfrequente ruis met 6-10 db .

 

FPV Racing Drones: prioriteit geven aan Burst Power

In producten die snelheid en controleerbaarheid nastreven, zoals vliegende drones, is de besturing van de blokgolfcontrole kosteneffectiever:

· Snelle respons: de responsvertraging op het volledige vermogen is slechts 0,2 ms;

· Lichtgewicht: het elimineren van componenten zoals encoders vermindert het systeemgewicht aanzienlijk .

· Kostenvoordeel: het algemene drive-systeembudget kan worden gecomprimeerd tot een derde van FOC .

 

Industriële drones: stabiliteit en precisie eerst

Bij taken zoals agrarisch spuiten, inspectie en mapping is extreem hoge controle -nauwkeurigheid vereist en is FOC bijna standaard:

· Sterke anti-storing: de motoroutput is stabieler en kan de geleidende trillingen aanzienlijk onderdrukken;

· Langere levensduur: verminder de mechanische schok en verhoog het lagerleven met 3 tot 5 keer;

· Nauwkeurige variabele regeling: de nauwkeurigheid van de snelheidsregulering kan worden geregeld binnen ± 5rpm .

 

Hybride controle is in opkomst als een nieuwe trend

Sommige fabrikanten hebben mechanismen voor vluchtstatusherkenning geïntroduceerd om realtime te schakelen van verschillende besturingsmethoden:

· Schakel FOC in tijdens het cruisen om de energie -efficiëntie te verbeteren;

· Schakel over naar vierkant golfregeling om direct koppel af te geven tijdens snelle versnelling/richtingverandering;

· Uitgebreide testen toont uithoudingsverbeteringen van ongeveer 9%, terwijl meer dan 85% van de manoeuvreerbaarheid wordt vastgehouden .

 

Sensorloos FOC dringt snel in de middenbereikmarkt door

Met behulp van nieuwe waarnemer -algoritmen (zoals glijdende modus -waarnemer, fluxschatting), is de controle -nauwkeurigheid van sensorloos FOC aanzienlijk verbeterd:

· De snelheidsramingsfout wordt verminderd tot minder dan 0,5%;

· Start koppel met nulsnelheid kan tot 30% van het nominale koppel bereiken .

· De kosten per as zijn gedaald tot $ 12, wat geschikt is voor de meeste UAV-projecten in het middenbereik .

 

Hardware -innovatie blijft upgrades aansturen

· GAN -vermogensapparaten: verhoog PWM -frequentie tot 200 kHz en verminder de huidige rimpel met 60%;

· Integrated Driver IC: zoals Ti DRV -serie, die de bestuurder en MCU integreert om het ontwerp te vereenvoudigen en de kosten met 40%te verlagen .

 

Of u prioriteit geeft aan de precisie en efficiëntie van FOC of de eenvoud en kosteneffectiviteit van vierkant golfcontrole, ze vinden allemaal hun plaats in verschillende marktafmetingen . Huidige trends laten zien:

· De high-end UAV-markt heeft in feite volledige dekking van FOC bereikt;

· De middenbereikmarkt migreert snel naar sensorloos FOC;

· Square Wave Control concentreert zich geleidelijk op specifieke toepassingen zoals speelgoed en racen .

 

De uiteindelijke selectie moet nog steeds terugkeren naar het product zelf: wat voor soort nauwkeurigheid heb je nodig? Welke kosten kunt u accepteren? Heb je duidelijke vereisten voor de levensduur van de batterij en de motorleven?

 

Naarmate de strategieën voor motorbesturing evolueren en hardwaremogelijkheden vooruitgaan, zijn hybride oplossingen die foc en square golfbesturing combineren om de industriestandaard te worden .