モーター制御

同期とタイミング
すべてのリアルタイム アプリケーションの最優先事項は、適切なタイミング、同期、および決定的なシステム応答であり、設計時にはこれらの側面に特別な注意を払う必要があります。モーター制御ソフトウェア。本質的に、プロセスは非常に単純に思えます。システムはセンサー値を読み取り、制御アルゴリズムを処理し、システムの安全性を監視し、PWM 出力のデューティ サイクルを調整することで出力段を管理します。
小さなタイミング エラーが、重大なシステム応答エラー、不安定な動作、およびパフォーマンスの低下につながる可能性があります。すべてが期待どおりに動作することを保証するには、同期を維持し、システムの決定性を確保することが重要です。ここで強調したいのは、私たちは「ハードリアルタイム システム」を扱っており、厳しい納期を守ることが絶対に重要であるということです。
モーター コントローラー ソフトウェアは、オペレーティング システムを使用せず、適切な RTOS (リアルタイム オペレーティング システム) を使用してベアメタル ソリューションとして実装することも、一部の CPU コアがベアメタル モードで動作するマルチコア ハイブリッド ソリューションとして実装することもできます。オペレーティング システムを使用する人もいます。ベアメタル ソリューションは常に割り込み駆動設計に基づいており、割り込みがタイムクリティカルなタスクを処理し、すべてが正確な間隔で行われるようにします。
ベアメタル、RTOS、ハイブリッド ソリューションのいずれであっても、効率的で信頼性の高いシステム パフォーマンスを確保するには、タイミング分析、タスクの優先順位付け、セキュリティ分析を実行する必要があります。
タイミング分析により、すべてのタスクが時間通りに完了することが保証されます。これには、各タスクの最悪の実行時間の考慮が含まれます。モーター制御における主要な重要なタスクには、センサー データの取得、PWM 信号生成による制御アルゴリズムの実行、障害の検出と処理、緊急停止と安全機能、他のシステム コンポーネントとのリアルタイム通信、外部システムとの同期などが含まれます。

リアルタイム オペレーティング システム (RTOS)
モーター制御アプリケーションに適切な RTOS を選択することは、高いパフォーマンス、信頼性、安全性を確保するために重要です。主な考慮事項には、RTOS のリアルタイム パフォーマンス、メモリ フットプリントや CPU 使用率を含むリソース効率、優先順位ベースのプリエンプティブ スケジューリング処理が含まれます。効率的で高速な割り込み、システムの信頼性と堅牢性も重要な要素です。ベンダーのサポートとドキュメント、ハードウェアとの互換性、開発ツール (IDE、デバッガー、アナライザーなど) とエコシステム (ライブラリやコード サンプルを含む) の可用性が重要な役割を果たします。最後に、RTOS のライセンス条件とコストも考慮する必要があります。
モーター制御アプリケーションのさまざまな要因と特定の要件を考慮すると、効率性と多用途性で知られる人気のオープンソース リアルタイム オペレーティング システムである FreeRTOS が優れた選択肢となります。この選択は、費用対効果、運用効率、システムの柔軟性、信頼性と堅牢性、使いやすさ、広範なハードウェア サポート、およびリソース効率が重要な考慮事項となるシナリオで特に有益です。