Tõhusad servosüsteemid robotites

Robootikatööstuses on servoajamid tavaline teema.Tööstus 4.0 kiirendatud muutusega on uuendatud ka roboti servoajamit.Praegune robotisüsteem ei nõua ajamisüsteemilt mitte ainult rohkemate telgede juhtimist, vaid ka intelligentsemate funktsioonide saavutamist.

Igas sõlmes mitmeteljelise tööstusroboti töös, peab see ülesannete, näiteks komplekti käsitsemise, täitmiseks kasutama erineva suurusega jõude kolmes mõõtmes. Mootoridrobotis onsuudab pakkuda muutuvat kiirust ja pöördemomenti täpsetes punktides ning kontroller kasutab neid erinevate telgede liikumise koordineerimiseks, võimaldades täpset positsioneerimist.Pärast seda, kui robot on käsitsemisülesande lõpetanud, vähendab mootor pöördemomenti, viies samal ajal robotkäe tagasi algasendisse.

Koosneb suure jõudlusega juhtsignaali töötlemisest, täpsest induktiivsest tagasisidest, toiteallikatest ja intelligentsestmootoriajamid, see ülitõhus servosüsteempakub keerulist peaaegu hetkelist reaktsiooni, täpset kiiruse ja pöördemomendi juhtimist.

Kiire reaalajas servoahela juhtimine – juhtimissignaali töötlemine ja induktiivne tagasiside

Servoahela kiire digitaalse reaalajas juhtimise realiseerimise alus on lahutamatu mikroelektroonika tootmisprotsessi uuendamisest.Võttes näiteks kõige tavalisema kolmefaasilise elektriajamiga robotmootori, genereerib PWM-i kolmefaasiline inverter kõrgsageduslikke impulsspinge lainekujusid ja väljastab need lainekujud sõltumatutes faasides mootori kolmefaasilistesse mähistesse.Kolmest toitesignaalist mõjutavad mootori koormuse muutused voolu tagasisidet, mis tuvastatakse, digiteeritakse ja saadetakse digitaalsele protsessorile.Seejärel teostab digitaalprotsessor väljundi määramiseks kiireid signaalitöötlusalgoritme.

Siin ei nõuta mitte ainult digitaalse protsessori suurt jõudlust, vaid ka toiteallikale kehtivad ranged konstruktsiooninõuded.Vaatame kõigepealt protsessori osa. Põhiline andmetöötluskiirus peab automatiseeritud uuenduste tempoga sammu pidama, mis pole enam probleem.Mõned tööjuhtimiskiibidintegreerida protsessori südamikuga mootori juhtimiseks vajalikud A/D muundurid, asendi/kiiruse tuvastamise kordajate loendurid, PWM generaatorid jne, mis lühendab oluliselt servo juhtkontuuri diskreetimisaega ja realiseeritakse ühe kiibiga. See võtab kasutusele automaatse kiirenduse ja aeglustuse juhtimise, käigu sünkroniseerimise ja kolme asendi, kiiruse ja vooluahela digitaalse kompensatsiooni juhtimise.

Juhtalgoritme, nagu kiiruse edasisuunamine, kiirenduse edasisuunamine, madalpääsfiltreerimine ja languse filtreerimine, on samuti rakendatud ühel kiibil.Protsessori valikut siin ei korrata. Eelnevates artiklites on analüüsitud erinevaid robotirakendusi, olgu tegemist odava või kõrgete programmeerimis- ja algoritminõuetega rakendusega. Turul on juba palju valikuid. Eelised erinevad.

Kontrollerile saadetakse mitte ainult voolu tagasiside, vaid ka muud tuvastatud andmed, et jälgida süsteemi pinge ja temperatuuri muutusi. Kõrge eraldusvõimega voolu- ja pingeanduri tagasiside on alati olnud väljakutseksmootori juhtimine. Tagasiside tuvastamine kõigilt šuntidelt/Halli anduritelt/magnetic sensors samal ajal on kahtlemata parim, kuid see on disainilt väga nõudlik ja arvutusvõimsusega peab sammu pidama.

Samal ajal, et vältida signaali kadu ja häireid, digiteeritakse signaal anduri serva lähedal. Kui diskreetimissagedus suureneb, tekib palju signaali triivist tingitud andmevigu. Disain peab need muudatused kompenseerima induktsiooni ja algoritmi reguleerimise kaudu.See võimaldab servosüsteemil püsida erinevates tingimustes stabiilsena.

Usaldusväärne ja täpne servoajam – toiteallikas ja intelligentne mootoriajam

Ülikiirete lülitusfunktsioonidega toiteallikad, millel on stabiilne kõrge eraldusvõimega juhtimisvõimsus, usaldusväärne ja täpne servojuhtimine. Praegu on paljudel tootjatel integreeritud kõrgsageduslikke materjale kasutavaid toitemooduleid, mida on palju lihtsam kujundada.

Lülitusrežiimi toiteallikad töötavad kontrolleril põhinevas suletud ahela toiteallika topoloogias ja kaks tavaliselt kasutatavat toitelülitit on toite-MOSFET-id ja IGBT-id.Väravadraiverid on levinud süsteemides, mis kasutavad lülitusrežiimis toiteallikaid, mis reguleerivad pinget ja voolu nende lülitite väravatel, kontrollides ON/OFF olekut.

Lülitusrežiimi toiteallikate ja kolmefaasiliste inverterite disainis kerkivad lõputu voona esile erinevad suure jõudlusega nutika värava draiverid, sisseehitatud FET-iga draiverid ja integreeritud juhtimisfunktsioonidega draiverid.Sisseehitatud FET-i ja voolu diskreetimisfunktsiooni integreeritud disain võivad väliste komponentide kasutamist oluliselt vähendada. PWM-i ja lubamise, ülemiste ja alumiste transistoride ning Halli signaalisisendi loogiline konfiguratsioon suurendab oluliselt disaini paindlikkust, mis mitte ainult ei lihtsusta arendusprotsessi, vaid parandab ka energiatõhusust.

Servodraiveri IC-d maksimeerivad ka integreerimise taset ja täielikult integreeritud servodraiveri IC-d võivad servosüsteemide suurepärase dünaamilise jõudluse jaoks arendusaega oluliselt lühendada.Eeldraiveri, anduri, kaitseahelate ja toitesilla integreerimine ühte paketti vähendab üldist energiatarbimist ja süsteemikulusid.Siin on loetletud Trinamic (ADI) täielikult integreeritud servo draiveri IC plokkskeem, kõik juhtimisfunktsioonid on realiseeritud riistvaras, integreeritud ADC, asendianduri liides, positsiooniinterpolaator, täielikult funktsionaalne ja sobib erinevatele servorakendustele.

 

Täielikult integreeritud servo draiveri IC, Trinamic (ADI)

kokkuvõte

Kõrge efektiivsusega servosüsteemis on suure jõudlusega juhtsignaali töötlemine, täpne induktsiooni tagasiside, toiteallikas ja intelligentne mootoriajam asendamatud. Suure jõudlusega seadmete koostöö võib pakkuda robotile täpset kiiruse ja pöördemomendi juhtimist, mis reageerib liikumise ajal reaalajas koheselt.Lisaks suuremale jõudlusele tagab iga mooduli kõrge integreeritus ka väiksema kulu ja suurema tööefektiivsuse.