Effektive servosystemer i robotter

I robotindustrien er servodrev et almindeligt emne.Med den accelererede ændring af Industry 4.0 er robottens servodrev også blevet opgraderet.Det nuværende robotsystem kræver ikke kun, at drivsystemet skal styre flere akser, men også at opnå mere intelligente funktioner.

Ved hver knude i driften af ​​en multi-akset industrirobot, skal den bruge kræfter af forskellig størrelse i tre dimensioner for at udføre opgaver såsom sæthåndtering. Motorernei robot eri stand til at give variabel hastighed og drejningsmoment på præcise punkter, og controlleren bruger dem til at koordinere bevægelse langs forskellige akser, hvilket muliggør præcis positionering.Når robotten har fuldført håndteringsopgaven, reducerer motoren drejningsmomentet, mens robotarmen vender tilbage til dens udgangsposition.

Sammensat af højtydende kontrolsignalbehandling, præcis induktiv feedback, strømforsyninger og intelligentmotordrev, dette højeffektive servosystemgiver sofistikeret næsten øjeblikkelig respons præcis hastighed og momentkontrol.

Højhastigheds-servo-sløjfekontrol i realtid - kontrolsignalbehandling og induktiv feedback

Grundlaget for realisering af højhastigheds digital realtidsstyring af servosløjfe er uadskilleligt fra opgraderingen af ​​mikroelektronikfremstillingsprocessen.Tager man den mest almindelige trefasede elektrisk betjente robotmotor som et eksempel, genererer en PWM trefaset inverter højfrekvente pulserede spændingsbølgeformer og udsender disse bølgeformer til motorens trefasede viklinger i uafhængige faser.Af de tre effektsignaler påvirker ændringer i motorbelastningen den aktuelle feedback, der registreres, digitaliseres og sendes til den digitale processor.Den digitale processor udfører derefter højhastighedssignalbehandlingsalgoritmer for at bestemme outputtet.

Her kræves ikke kun den digitale processors høje ydeevne, men der er også strenge designkrav til strømforsyningen.Lad os først se på processordelen. Kerneberegningshastigheden skal følge med tempoet i automatiserede opgraderinger, hvilket ikke længere er et problem.Nogle operationskontrolchipsintegrere A/D-konvertere, positions-/hastighedsdetekteringsmultiplikatortællere, PWM-generatorer osv. nødvendige for motorstyring med processorkernen, hvilket i høj grad forkorter samplingtiden for servokontrolsløjfen og realiseres af en enkelt chip. Den vedtager automatisk accelerations- og decelerationskontrol, gearsynkroniseringskontrol og digital kompensationskontrol af tre sløjfer af position, hastighed og strøm.

Kontrolalgoritmer såsom fremadgående hastighed, fremadgående acceleration, lavpasfiltrering og nedbrydningsfiltrering er også implementeret på en enkelt chip.Valget af processor vil ikke blive gentaget her. I de tidligere artikler er forskellige robotapplikationer blevet analyseret, hvad enten det er en lavprisapplikation eller en applikation med høje krav til programmering og algoritmer. Der er allerede mange valg på markedet. Fordelene forskellige.

Ikke kun strømfeedback, men andre registrerede data sendes også til controlleren for at spore ændringer i systemspænding og temperatur. Højopløselig strøm- og spændingsfølende feedback har altid været en udfordring imotorstyring. Registrerer feedback fra alle shunts/Hall-sensorer/magnetiske sensorer på samme tid er uden tvivl det bedste, men det er meget krævende for designet, og computerkraften skal følge med.

Samtidig digitaliseres signalet nær kanten af ​​sensoren for at undgå signaltab og interferens. Når samplingshastigheden stiger, er der mange datafejl forårsaget af signaldrift. Designet skal kompensere for disse ændringer gennem induktion og algoritmejustering.Dette gør det muligt for servosystemet at forblive stabilt under forskellige forhold.

Pålidelig og præcis servodrev—strømforsyning og intelligent motordrev

Strømforsyninger med ultra-high-speed switching-funktioner med stabil højopløsningskontrol giver pålidelig og nøjagtig servokontrol. På nuværende tidspunkt har mange producenter integrerede strømmoduler ved hjælp af højfrekvente materialer, som er meget nemmere at designe.

Switch-mode strømforsyninger fungerer i en controller-baseret closed-loop strømforsyningstopologi, og to almindeligt anvendte strømafbrydere er power MOSFET'er og IGBT'er.Gatedrivere er almindelige i systemer, der anvender switch-mode strømforsyninger, der regulerer spænding og strøm på disse switches porte ved at styre ON/OFF-tilstanden.

I designet af switch-mode strømforsyninger og trefasede invertere opstår forskellige højtydende smart gate-drivere, drivere med indbyggede FET'er og drivere med integrerede kontrolfunktioner i en endeløs strøm.Det integrerede design af indbygget FET og strømsampling funktion kan i høj grad reducere brugen af ​​eksterne komponenter. Den logiske konfiguration af PWM og aktivering, øvre og nedre transistorer og Hall-signalinput øger i høj grad fleksibiliteten i designet, hvilket ikke kun forenkler udviklingsprocessen, men også forbedrer strømeffektiviteten.

Servo driver IC'er maksimerer også integrationsniveauet, og fuldt integrerede servo driver IC'er kan i høj grad forkorte udviklingstiden for fremragende dynamisk ydeevne af servosystemer.Integrering af pre-driver, sensing, beskyttelseskredsløb og strømbro i én pakke minimerer det samlede strømforbrug og systemomkostninger.Listet her er Trinamic (ADI)'s fuldt integrerede servodriver IC blokdiagram, alle kontrolfunktioner er implementeret i hardware, integreret ADC, positionssensor interface, positionsinterpolator, fuldt funktionel og velegnet til forskellige servoapplikationer.

 

Fuldt integreret servodriver IC, Trinamic (ADI)

oversigt

I et højeffektivt servosystem er højtydende styresignalbehandling, præcis induktionsfeedback, strømforsyning og intelligent motordrev uundværlige. Samarbejdet mellem højtydende enheder kan give robotten nøjagtig hastigheds- og momentstyring, der reagerer øjeblikkeligt under bevægelse i realtid.Ud over højere ydeevne giver den høje integration af hvert modul også lavere omkostninger og højere arbejdseffektivitet.