MAKÓWKA, D. FPGA modul pro řízení BLDC motorů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2020.
Předložená bakalářská práce se zabývá návrhem a konstrukcí modulu pro řízení BLDC motoru malých výkonů. Práce je logicky rozdělena do kapitol, které řeší jednotlivé body zadání. První část práce je zaměřena na teoretický úvod popisující konstrukci a metody řízení motorů (skalární a vektorové, senzorové a bez senzorové). Navazující kapitola se zabývá výběrem komponent pro realizaci hardwaru vhodného pro řízení motoru. Zbývající kapitoly se zaměřují na realizaci firmwaru a verifikaci navržených řešení. Práce po formální stránce vykazuje nedostatky v pořadí kapitol a jejich úpravě. Z odborného hlediska chybí logické zdůvodnění některých kroků, kdy dochází ke koncepčním změnám, které nejsou dostatečně analyzovány a objasněny. Vlastní práce je svým rozsahem nadprůměrná, informující o úskalích vzniklých při realizaci. Student věrně informuje o procházení slepých cest, hledání nových řešení a jejich verifikace. Kladně je třeba hodnotit rozsah použitých prostředků a technologii při realizaci zadání, kde bylo třeba získat znalosti nejen z oblasti řízení motorů, ale i z oblasti HW pro spínání jednotlivých fází, návrhu, výroby a osazení DPS, řízení, měření, popisu HW v hradlových polích, simulacích, tvorby aplikací pro OS Windows a další dovednosti. Pan Makówka aktivně požádal o vypsání zadání v oblasti řízení motoru na strukturách hradlových polí. K řešené problematice přistupoval iniciativně a pravidelně konzultoval v odpovídajícím rozsahu. Přes počáteční neúspěchy a desítky zničených výkonových tranzistorů, je třeba hodnotit kladně studentovo plné nasazení a konstatovat, že zadání bylo splněno v plném rozsahu. Po zhodnocení všech známých skutečností doporučuji bakalářskou práci k obhajobě a navrhuji klasifikovat B (88b).
Zadání práce určuje za cíl návrh řídicího modulu BLDC motorů využívající FPGA. Student si v práci cíl upřesňuje na řízení malého BLDC motoru bez senzorů pro použití v dronu. Splnění zadání předpokládá zvládnutí teorie nutné k řízení BLDC motoru, simulace řídicích algoritmů, návrhu a realizace elektronických obvodů měniče, vývoje firmware pro FPGA a vývoje software pro PC (podpůrné programy potřebné během vývoje). Jedná se tedy o téma komplexní, které pro perfektní zvládnutí vyžaduje poměrně velký rozsah znalostí, dovedností a také času. V tomto kontextu je třeba dosažené výsledky hodnotit. První část práce se zabývá vývojem řídícího algoritmu v prostředí MATLAB Simulink. Byla zvolena metoda řízení FOC. Simulován byl kompletní řetězec řízení. Kromě návrhu a ověření funkce algoritmu byl cílem také přímý převod modelu do HDL a dosažení implementace v FPGA. Práce popisuje proces převodu modelu do HDL, bohužel však neudává žádné parametry generovaného kódu (např. Spotřeba zdrojů v FPGA), ani nezmiňuje ověření jeho funkce simulací. V konečné realizaci tento HDL kód a ani algoritmus není využit – zdůvodnění jsem v práci nenalezl. Ve výsledném řešení je použit algoritmus šestikrokové komutace. Celé řízení je prováděno v otevřené smyčce. Implementace byla provedena ve VHDL. Některé části kódu byly převzaty z otevřených zdrojů (např. SPI master, vše korektně popsáno), důležité části jako řídicí algoritmus a PWM byly implementovány studentem. Úroveň implementace odpovídá úrovni studenta bakalářského studia. Další část práce se zabývá obvodovým řešením měniče. Student navrhl zapojení a DPS driveru BLDC motoru. Pro buzení výstupních tranzistorů použil obvod DRV8305, pro měření proudů a napětí ve fázích použil osmikanálový ADC108S102. Některým aspektům návrhu mohla být věnována větší pozornost. Vedení zemí a napájení pro IO na DPS a umístění blokovacích kondenzátorů není optimální a je možnou příčinou zvýšeného šumu ADC případně jinýh problémů. Funkčnost návrhu je však další části práce potvrzena. Práce považuje za splnění cíle demonstraci, při které se motor s vrtulí, buzený navrženým modulem, roztočí a poskytuje dostatečný tah pro nadzvednutí rámu dronu, ke kterému je připevněn. Zadání nestanovuje přesnější požadavky a tak lze konečný cíl práce považovat za splněný. Absenci jakékoli analýzy a hodnocení požadavků na chování motoru s navrženým řízením považuji za nedostatek. Po formální stránce není práce zcela zdařilá. Členění na kapitoly a jejich uspořádání není zcela jasné a logické. Například blokové schéma, které by mělo být odrazovým můstkem pro pochopení struktury projektu, je uvedeno v poslední kapitole před závěrem. Simulace ověřující základní principy měniče je uvedena po kapitolách řešící konkrétní součástky a návrh DPS. Zpracování grafů je mnohdy ledabylé s chybně označenými a provedenými osami – pochybuji, že měření na obrázku 61 trvalo 10500000 s. Obrázky 24 a 23, nejsou ve správném pořadí. I přes všechny nedostatky, které práce má, je třeba ocenit, že se student snažil o systematické řešení problémů, které přicházely. Z práce jde vidět, že jí student věnoval nemalé úsilí. Žádná z částí není vyřešena skvěle, ale dohromady projekt dosáhl výsledku o který usiloval. Práci hodnotím jako dobrou se 77 body a doporučuji ji k obhajobě.
eVSKP id 126964