Introduction:Dans l’industrie robotique, les servomoteurs sont un sujet courant.Avec le changement accéléré de l'Industrie 4.0, le servomoteur du robot a également été amélioré.Le système robotique actuel nécessite non seulement que le système d'entraînement contrôle davantage d'axes, mais également qu'il réalise des fonctions plus intelligentes.
Dans l'industrie robotique, les servomoteurs sont un sujet courant.Avec le changement accéléré de l'Industrie 4.0, le servomoteur du robot a également été amélioré.Le système robotique actuel nécessite non seulement que le système d'entraînement contrôle davantage d'axes, mais également qu'il réalise des fonctions plus intelligentes.
A chaque nœud du fonctionnement d'un robot industriel multi-axes, il doit utiliser des forces de différentes ampleurs en trois dimensions pour accomplir des tâches telles que la manipulation de décors. Les moteursdans le robot sontcapable de fournir une vitesse et un couple variables à des points précis, et le contrôleur les utilise pour coordonner le mouvement le long de différents axes, permettant un positionnement précis.Une fois la tâche de manipulation terminée, le moteur réduit le couple tout en ramenant le bras robotique à sa position initiale.
Composé d'un traitement du signal de contrôle haute performance, d'un retour inductif précis, d'alimentations électriques et d'un système intelligententraînements à moteur, ce système d'asservissement à haut rendementFournit une réponse sophistiquée quasi instantanée, un contrôle précis de la vitesse et du couple.
Contrôle de boucle d'asservissement en temps réel à grande vitesse : traitement du signal de contrôle et retour inductif
La base pour réaliser un contrôle numérique en temps réel à grande vitesse de la boucle d'asservissement est indissociable de la mise à niveau du processus de fabrication microélectronique.En prenant comme exemple le moteur de robot électrique triphasé le plus courant, un onduleur triphasé PWM génère des formes d'onde de tension pulsée à haute fréquence et transmet ces formes d'onde dans les enroulements triphasés du moteur en phases indépendantes.Parmi les trois signaux de puissance, les changements dans la charge du moteur affectent le retour de courant qui est détecté, numérisé et envoyé au processeur numérique.Le processeur numérique exécute ensuite des algorithmes de traitement du signal à grande vitesse pour déterminer la sortie.
Non seulement les hautes performances du processeur numérique sont ici requises, mais il existe également des exigences de conception strictes pour l'alimentation électrique.Regardons d'abord la partie processeur. La vitesse de calcul du cœur doit suivre le rythme des mises à niveau automatisées, ce qui n'est plus un problème.Certaines puces de contrôle des opérationsintégrer des convertisseurs A/D, des compteurs multiplicateurs de détection de position/vitesse, des générateurs PWM, etc. nécessaires au contrôle du moteur avec le cœur du processeur, ce qui réduit considérablement le temps d'échantillonnage de la boucle de servocommande et est réalisé par une seule puce. Il adopte un contrôle automatique de l'accélération et de la décélération, un contrôle de synchronisation des engrenages et un contrôle de compensation numérique de trois boucles de position, de vitesse et de courant.
Des algorithmes de contrôle tels que l'anticipation de vitesse, l'anticipation d'accélération, le filtrage passe-bas et le filtrage d'affaissement sont également implémentés sur une seule puce.La sélection du processeur ne sera pas répétée ici. Dans les articles précédents, diverses applications robotiques ont été analysées, qu'il s'agisse d'une application à faible coût ou d'une application avec des exigences élevées en matière de programmation et d'algorithmes. Il existe déjà de nombreux choix sur le marché. Les avantages différents.
Non seulement le retour de courant, mais d'autres données détectées sont également envoyées au contrôleur pour suivre les changements de tension et de température du système. Le retour de détection de courant et de tension haute résolution a toujours été un défi danscommande moteur. Détection des retours de tous les shunts/capteurs Hall/capteurs magnétiques en même temps est sans aucun doute le meilleur, mais cela est très exigeant en termes de conception et la puissance de calcul doit suivre.
Dans le même temps, afin d'éviter la perte de signal et les interférences, le signal est numérisé près du bord du capteur. À mesure que le taux d'échantillonnage augmente, de nombreuses erreurs de données surviennent dues à la dérive du signal. La conception doit compenser ces changements par l’induction et l’ajustement des algorithmes.Cela permet au système d'asservissement de rester stable dans diverses conditions.
Servomoteur fiable et précis : alimentation électrique et entraînement moteur intelligent
Alimentations avec fonctions de commutation ultra-rapides avec puissance de contrôle haute résolution stable, servocommande fiable et précis. À l’heure actuelle, de nombreux fabricants intègrent des modules de puissance utilisant des matériaux haute fréquence, beaucoup plus simples à concevoir.
Les alimentations à découpage fonctionnent dans une topologie d'alimentation en boucle fermée basée sur un contrôleur, et deux commutateurs d'alimentation couramment utilisés sont les MOSFET de puissance et les IGBT.Les pilotes de grille sont courants dans les systèmes qui utilisent des alimentations à découpage qui régulent la tension et le courant sur les grilles de ces commutateurs en contrôlant l'état ON/OFF.
Dans la conception des alimentations à découpage et des onduleurs triphasés, divers pilotes de portes intelligentes hautes performances, pilotes avec FET intégrés et pilotes avec fonctions de contrôle intégrées émergent dans un flux sans fin.La conception intégrée du FET intégré et de la fonction d'échantillonnage de courant peut réduire considérablement l'utilisation de composants externes. La configuration logique du PWM et de l'activation, des transistors supérieurs et inférieurs et de l'entrée de signal Hall augmente considérablement la flexibilité de conception, ce qui simplifie non seulement le processus de développement, mais améliore également l'efficacité énergétique.
Les circuits intégrés de servomoteur maximisent également le niveau d'intégration, et les circuits intégrés de servomoteur entièrement intégrés peuvent réduire considérablement le temps de développement pour d'excellentes performances dynamiques des systèmes d'asservissement.L'intégration du pré-pilote, des circuits de détection, de protection et du pont d'alimentation dans un seul boîtier minimise la consommation d'énergie globale et le coût du système.Voici le schéma fonctionnel du circuit intégré du servomoteur entièrement intégré de Trinamic (ADI), toutes les fonctions de contrôle sont implémentées dans le matériel, l'ADC intégré, l'interface du capteur de position, l'interpolateur de position, entièrement fonctionnel et adapté à diverses applications d'asservissement.
CI de servomoteur entièrement intégré, Trinamic (ADI)
résumé
Dans un système d'asservissement à haut rendement, un traitement du signal de commande haute performance, un retour d'induction précis, une alimentation électrique et un entraînement moteur intelligent sont indispensables. La coopération de dispositifs hautes performances peut fournir au robot un contrôle précis de la vitesse et du couple qui répond instantanément pendant le mouvement en temps réel.En plus de performances supérieures, la haute intégration de chaque module permet également de réduire les coûts et d'améliorer l'efficacité du travail.
Heure de publication : 22 octobre 2022