Servosistemas eficientes en robots

En la industria de la robótica, los servoaccionamientos son un tema común.Con el cambio acelerado de la Industria 4.0, el servoaccionamiento del robot también se ha actualizado.El sistema de robot actual no sólo requiere que el sistema de accionamiento controle más ejes, sino también que logre funciones más inteligentes.

En cada nodo del funcionamiento de un robot industrial multieje, debe utilizar fuerzas de diferentes magnitudes en tres dimensiones para completar tareas como la manipulación de escenarios. los motoresen robot soncapaz de proporcionar velocidad y par variables en puntos precisos, y el controlador los utiliza para coordinar el movimiento a lo largo de diferentes ejes, lo que permite un posicionamiento preciso.Una vez que el robot completa la tarea de manipulación, el motor reduce el par mientras devuelve el brazo robótico a su posición inicial.

Compuesto por procesamiento de señal de control de alto rendimiento, retroalimentación inductiva precisa, fuentes de alimentación e inteligenciaunidades de motor, este servosistema de alta eficienciaProporciona una respuesta sofisticada y casi instantánea, control preciso de velocidad y par.

Control de servobucle en tiempo real de alta velocidad: procesamiento de señales de control y retroalimentación inductiva

La base para realizar un control digital en tiempo real de alta velocidad del servocircuito es inseparable de la mejora del proceso de fabricación de microelectrónica.Tomando como ejemplo el motor de robot eléctrico trifásico más común, un inversor trifásico PWM genera formas de onda de voltaje pulsado de alta frecuencia y emite estas formas de onda a los devanados trifásicos del motor en fases independientes.De las tres señales de potencia, los cambios en la carga del motor afectan la retroalimentación actual que se detecta, digitaliza y envía al procesador digital.Luego, el procesador digital realiza algoritmos de procesamiento de señales de alta velocidad para determinar la salida.

Aquí no sólo se requiere el alto rendimiento del procesador digital, sino que también existen estrictos requisitos de diseño para la fuente de alimentación.Veamos primero la parte del procesador. La velocidad de la computación central debe mantenerse al día con el ritmo de las actualizaciones automatizadas, lo que ya no es un problema.Algunos chips de control de operación.integra convertidores A/D, contadores multiplicadores de detección de posición/velocidad, generadores PWM, etc. necesarios para el control del motor con el núcleo del procesador, lo que acorta en gran medida el tiempo de muestreo del bucle de servocontrol y se realiza mediante un solo chip. Adopta control automático de aceleración y desaceleración, control de sincronización de marchas y control de compensación digital de tres bucles de posición, velocidad y corriente.

Los algoritmos de control como la alimentación anticipada de velocidad, la alimentación anticipada de aceleración, el filtrado de paso bajo y el filtrado de hundimiento también se implementan en un solo chip.La selección del procesador no se repetirá aquí. En los artículos anteriores se han analizado diversas aplicaciones de robots, ya sea una aplicación de bajo costo o una aplicación con altos requisitos de programación y algoritmos. Ya hay muchas opciones en el mercado. Las ventajas diferentes.

No solo se envía retroalimentación actual, sino también otros datos detectados al controlador para rastrear los cambios en el voltaje y la temperatura del sistema. La retroalimentación de detección de voltaje y corriente de alta resolución siempre ha sido un desafío encontrol de motores. Detección de retroalimentación de todas las derivaciones/sensores Hall/sensores magnéticos al mismo tiempo es sin duda el mejor, pero esto es muy exigente con el diseño y la potencia informática debe mantenerse al día.

Al mismo tiempo, para evitar pérdidas e interferencias de señal, la señal se digitaliza cerca del borde del sensor. A medida que aumenta la frecuencia de muestreo, se producen muchos errores de datos causados ​​por la deriva de la señal. El diseño debe compensar estos cambios mediante inducción y ajuste de algoritmos.Esto permite que el servosistema permanezca estable en diversas condiciones.

Servoaccionamiento fiable y preciso: fuente de alimentación y accionamiento de motor inteligente

Fuentes de alimentación con funciones de conmutación de velocidad ultrarrápida con control estable de alta resolución, servocontrol fiable y preciso. En la actualidad, muchos fabricantes han integrado módulos de potencia utilizando materiales de alta frecuencia, que son mucho más fáciles de diseñar.

Las fuentes de alimentación de modo conmutado funcionan en una topología de fuente de alimentación de circuito cerrado basada en controlador, y dos interruptores de alimentación de uso común son los MOSFET y los IGBT de potencia.Los controladores de puerta son comunes en sistemas que emplean fuentes de alimentación de modo conmutado que regulan el voltaje y la corriente en las puertas de estos interruptores controlando el estado ON/OFF.

En el diseño de fuentes de alimentación conmutadas e inversores trifásicos, surgen en un flujo interminable varios controladores de puertas inteligentes de alto rendimiento, controladores con FET incorporados y controladores con funciones de control integradas.El diseño integrado del FET incorporado y la función de muestreo actual pueden reducir en gran medida el uso de componentes externos. La configuración lógica de PWM y habilitación, transistores superiores e inferiores y entrada de señal Hall aumentan en gran medida la flexibilidad del diseño, lo que no solo simplifica el proceso de desarrollo, sino que también mejora la eficiencia energética.

Los circuitos integrados de servocontrolador también maximizan el nivel de integración, y los circuitos integrados de servocontrolador totalmente integrados pueden acortar en gran medida el tiempo de desarrollo para lograr un excelente rendimiento dinámico de los servosistemas.La integración del precontrolador, la detección, los circuitos de protección y el puente de alimentación en un solo paquete minimiza el consumo general de energía y el costo del sistema.Aquí se enumera el diagrama de bloques IC del servocontrolador totalmente integrado de Trinamic (ADI), todas las funciones de control se implementan en hardware, ADC integrado, interfaz de sensor de posición, interpolador de posición, completamente funcional y adecuado para diversas aplicaciones de servo.

 

Servocontrolador IC totalmente integrado, Trinamic (ADI)

resumen

En un servosistema de alta eficiencia, el procesamiento de señales de control de alto rendimiento, la retroalimentación de inducción precisa, la fuente de alimentación y el accionamiento inteligente del motor son indispensables. La cooperación de dispositivos de alto rendimiento puede proporcionar al robot un control preciso de la velocidad y el par que responde instantáneamente durante el movimiento en tiempo real.Además de un mayor rendimiento, la alta integración de cada módulo también proporciona un menor costo y una mayor eficiencia en el trabajo.