أنظمة مؤازرة فعالة في الروبوتات

في صناعة الروبوتات، تعد محركات الأقراص المؤازرة موضوعًا شائعًا.مع التغيير المتسارع للصناعة 4.0، تمت أيضًا ترقية محرك المؤازرة للروبوت.لا يتطلب نظام الروبوت الحالي من نظام القيادة التحكم في المزيد من المحاور فحسب، بل يتطلب أيضًا تحقيق وظائف أكثر ذكاءً.

وفي كل عقدة يتم تشغيل الروبوت الصناعي متعدد المحاوريجب أن تستخدم قوى بأحجام مختلفة في ثلاثة أبعاد لإكمال المهام مثل التعامل مع المجموعة. المحركاتفي الروبوت هيقادرة على توفير سرعة وعزم دوران متغيرين في نقاط محددة، وتستخدمها وحدة التحكم لتنسيق الحركة على طول محاور مختلفة، مما يتيح تحديد المواقع بدقة.بعد أن يكمل الروبوت مهمة المناولة، يقوم المحرك بتقليل عزم الدوران بينما يعيد الذراع الآلي إلى موضعه الأولي.

تتألف من معالجة إشارات التحكم عالية الأداء، وردود الفعل الاستقرائية الدقيقة، وإمدادات الطاقة، وذكيةمحركات السيارات، هذا النظام المؤازر عالي الكفاءةيوفر استجابة متطورة شبه فورية وسرعة دقيقة وتحكم في عزم الدوران.

التحكم في حلقة مؤازرة عالية السرعة في الوقت الفعلي — التحكم في معالجة الإشارات والتغذية المرتدة الاستقرائية

الأساس لتحقيق التحكم الرقمي عالي السرعة في الوقت الحقيقي لحلقة المؤازرة لا يمكن فصله عن ترقية عملية تصنيع الإلكترونيات الدقيقة.إذا أخذنا محرك الروبوت ثلاثي الطور الذي يعمل بالكهرباء الأكثر شيوعًا كمثال، فإن العاكس ثلاثي الطور PWM يولد أشكال موجية للجهد النبضي عالي التردد ويخرج هذه الأشكال الموجية إلى اللفات ثلاثية الطور للمحرك في مراحل مستقلة.من بين إشارات الطاقة الثلاث، تؤثر التغييرات في حمل المحرك على ردود الفعل الحالية التي يتم استشعارها ورقمنتها وإرسالها إلى المعالج الرقمي.يقوم المعالج الرقمي بعد ذلك بتنفيذ خوارزميات معالجة الإشارات عالية السرعة لتحديد الإخراج.

ليس المطلوب هنا الأداء العالي للمعالج الرقمي فحسب، بل هناك أيضًا متطلبات تصميم صارمة لمصدر الطاقة.دعونا نلقي نظرة على جزء المعالج أولاً. يجب أن تواكب سرعة الحوسبة الأساسية وتيرة الترقيات الآلية، والتي لم تعد تمثل مشكلة.بعض رقائق التحكم في التشغيلدمج محولات A/D، وعدادات مضاعفة اكتشاف الموضع/السرعة، ومولدات PWM، وما إلى ذلك اللازمة للتحكم في المحرك مع قلب المعالج، مما يقلل بشكل كبير من وقت أخذ العينات لحلقة التحكم المؤازرة ويتم تحقيقه بواسطة شريحة واحدة. إنها تعتمد التحكم التلقائي في التسارع والتباطؤ، والتحكم في تزامن التروس، والتحكم في التعويض الرقمي لثلاث حلقات للموضع والسرعة والتيار.

يتم أيضًا تنفيذ خوارزميات التحكم مثل سرعة التغذية الأمامية، وسرعة التغذية الأمامية، وتصفية التمرير المنخفض، وتصفية الترهل على شريحة واحدة.لن يتم تكرار اختيار المعالج هنا. تم في المقالات السابقة تحليل تطبيقات الروبوت المختلفة سواء كان تطبيق منخفض التكلفة أو تطبيق ذو متطلبات عالية للبرمجة والخوارزميات. هناك بالفعل العديد من الخيارات في السوق. المزايا مختلفة.

لا يتم إرسال التعليقات الحالية فحسب، بل يتم أيضًا إرسال البيانات المستشعرة الأخرى إلى وحدة التحكم لتتبع التغيرات في جهد النظام ودرجة الحرارة. لقد كانت ردود الفعل عالية الدقة لاستشعار التيار والجهد تحديًا دائمًاالتحكم في المحركات. كشف ردود الفعل من جميع التحويلات / أجهزة استشعار القاعة/ أجهزة الاستشعار المغناطيسية هي الأفضل بلا شك، ولكن هذا يتطلب الكثير من التصميم، وتحتاج قوة الحوسبة إلى مواكبة ذلك.

وفي الوقت نفسه، لتجنب فقدان الإشارة وتداخلها، يتم رقمنة الإشارة بالقرب من حافة المستشعر. مع زيادة معدل أخذ العينات، هناك العديد من أخطاء البيانات الناجمة عن انجراف الإشارة. يحتاج التصميم إلى التعويض عن هذه التغييرات من خلال الحث وتعديل الخوارزمية.وهذا يسمح لنظام المؤازرة بالبقاء مستقرًا في ظل ظروف مختلفة.

محرك مؤازر موثوق ودقيق — مصدر طاقة ومحرك ذكي

مزودات الطاقة بوظائف تبديل فائقة السرعة مع تحكم مستقر عالي الدقة في الطاقة، وتحكم مؤازر موثوق به ودقيق. في الوقت الحاضر، لدى العديد من الشركات المصنعة وحدات طاقة متكاملة تستخدم مواد عالية التردد، وهي أسهل بكثير في التصميم.

تعمل مصادر الطاقة في وضع التبديل في طوبولوجيا مصدر الطاقة ذات الحلقة المغلقة القائمة على وحدة التحكم، وهناك مفتاحان للطاقة شائعان الاستخدام هما MOSFETs وIGBTs.تعد برامج تشغيل البوابة شائعة في الأنظمة التي تستخدم مصادر طاقة وضع التبديل التي تنظم الجهد والتيار على بوابات هذه المفاتيح من خلال التحكم في حالة التشغيل / الإيقاف.

في تصميم وحدات إمداد الطاقة ذات وضع التبديل والمحولات ثلاثية الطور، تظهر في تدفق لا نهاية له العديد من برامج تشغيل البوابات الذكية عالية الأداء، وبرامج التشغيل ذات FETs المدمجة، وبرامج التشغيل ذات وظائف التحكم المتكاملة.يمكن للتصميم المتكامل لوظيفة FET المدمجة ووظيفة أخذ العينات الحالية أن يقلل بشكل كبير من استخدام المكونات الخارجية. إن التكوين المنطقي لـ PWM والتمكين، والترانزستورات العلوية والسفلية، وإدخال إشارة Hall يزيد بشكل كبير من مرونة التصميم، الأمر الذي لا يبسط عملية التطوير فحسب، بل يعمل أيضًا على تحسين كفاءة الطاقة.

تعمل الدوائر المتكاملة لمحرك المؤازرة أيضًا على زيادة مستوى التكامل إلى الحد الأقصى، كما يمكن للدوائر المرحلية المتكاملة لمحرك المؤازرة أن تقلل بشكل كبير من وقت التطوير للحصول على أداء ديناميكي ممتاز لأنظمة المؤازرة.يؤدي دمج دوائر التشغيل المسبق والاستشعار والحماية وجسر الطاقة في حزمة واحدة إلى تقليل استهلاك الطاقة الإجمالي وتكلفة النظام.المدرجة هنا هي مخطط IC للمحرك المؤازر المتكامل بالكامل من Trinamic (ADI)، ويتم تنفيذ جميع وظائف التحكم في الأجهزة، وADC المتكامل، وواجهة مستشعر الموضع، ومحرف الموضع، ويعمل بكامل طاقته ومناسب لتطبيقات المؤازرة المختلفة.

 

برنامج تشغيل مؤازر متكامل تمامًا IC، Trinamic (ADI)

ملخص

في نظام مؤازر عالي الكفاءة، لا غنى عن معالجة إشارات التحكم عالية الأداء والتغذية الراجعة الدقيقة وإمدادات الطاقة ومحرك المحرك الذكي. إن التعاون بين الأجهزة عالية الأداء يمكن أن يوفر للروبوت تحكمًا دقيقًا في السرعة وعزم الدوران يستجيب بشكل فوري أثناء الحركة في الوقت الفعلي.بالإضافة إلى الأداء العالي، يوفر التكامل العالي لكل وحدة أيضًا تكلفة أقل وكفاءة عمل أعلى.