Արդյունավետ սերվո համակարգեր ռոբոտներում

Ռոբոտաշինության արդյունաբերության մեջ servo drive-ները սովորական թեմա են:Industry 4.0-ի արագացված փոփոխությամբ, ռոբոտի սերվո սկավառակը նույնպես բարելավվել է:Ներկայիս ռոբոտների համակարգը ոչ միայն պահանջում է, որ շարժիչ համակարգը կառավարի ավելի շատ առանցքներ, այլև ավելի խելացի գործառույթներ կատարի:

Բազմ առանցքային արդյունաբերական ռոբոտի շահագործման յուրաքանչյուր հանգույցում, այն պետք է օգտագործի տարբեր մեծության ուժեր երեք հարթություններում, որպեսզի կատարի այնպիսի առաջադրանքներ, ինչպիսին է կոմպլեկտների մշակումը: Շարժիչներըռոբոտում ենի վիճակի է ապահովել փոփոխական արագություն և ոլորող մոմենտ ճշգրիտ կետերում, և կարգավորիչը դրանք օգտագործում է տարբեր առանցքներով շարժումը համակարգելու համար՝ հնարավորություն տալով ճշգրիտ դիրքավորել:Այն բանից հետո, երբ ռոբոտը կատարում է բեռնաթափման առաջադրանքը, շարժիչը նվազեցնում է ոլորող մոմենտը, մինչդեռ ռոբոտի թեւը վերադարձնում է իր սկզբնական դիրքին:

Կազմված է բարձր արդյունավետության կառավարման ազդանշանի մշակումից, ճշգրիտ ինդուկտիվ արձագանքից, էներգիայի աղբյուրներից և խելացիշարժիչային շարժիչներ, այս բարձր արդյունավետությամբ servo համակարգըապահովում է բարդ գրեթե ակնթարթային արձագանքման արագության և ոլորող մոմենտների ճշգրիտ կառավարում:

Բարձր արագությամբ իրական ժամանակում սերվո հանգույցի կառավարում — վերահսկում է ազդանշանի մշակումը և ինդուկտիվ հետադարձ կապը

Servo loop-ի բարձր արագությամբ թվային իրական ժամանակում հսկողության իրականացման հիմքը անբաժանելի է միկրոէլեկտրոնիկայի արտադրության գործընթացի արդիականացումից:Որպես օրինակ վերցնելով ամենասովորական եռաֆազ էլեկտրական ռոբոտի շարժիչը, PWM եռաֆազ ինվերտորը առաջացնում է բարձր հաճախականության իմպուլսային լարման ալիքի ձևեր և այդ ալիքի ձևերը դուրս է բերում շարժիչի եռաֆազ ոլորուն անկախ փուլերով:Երեք հոսանքի ազդանշաններից շարժիչի ծանրաբեռնվածության փոփոխությունները ազդում են ընթացիկ հետադարձ կապի վրա, որը զգացվում է, թվայնացվում և ուղարկվում է թվային պրոցեսորին:Այնուհետև թվային պրոցեսորը կատարում է ազդանշանի բարձր արագության մշակման ալգորիթմներ՝ ելքը որոշելու համար:

Այստեղ պահանջվում է ոչ միայն թվային պրոցեսորի բարձր կատարողականություն, այլև սնուցման համար նախատեսված են դիզայնի խիստ պահանջներ։Եկեք նախ նայենք պրոցեսորի հատվածին: Հիմնական հաշվողական արագությունը պետք է համապատասխանի ավտոմատացված արդիականացման տեմպերին, որն այլևս խնդիր չէ:Գործողության կառավարման որոշ չիպերինտեգրել A/D փոխարկիչներ, դիրքի/արագության հայտնաբերման բազմապատկիչ հաշվիչներ, PWM գեներատորներ և այլն, որոնք անհրաժեշտ են շարժիչի կառավարման համար պրոցեսորի միջուկի հետ, ինչը զգալիորեն կրճատում է սերվո կառավարման օղակի նմուշառման ժամանակը և իրականացվում է մեկ չիպի միջոցով: Այն ընդունում է արագացման և դանդաղեցման ավտոմատ կառավարում, փոխանցումների համաժամացման հսկողություն և դիրքի, արագության և հոսանքի երեք օղակների թվային փոխհատուցման հսկողություն:

Կառավարման ալգորիթմները, ինչպիսիք են արագության առաջընթացը, արագացման առաջընթացը, ցածր անցումային զտումը և կախովի զտումը, նույնպես իրականացվում են մեկ չիպի վրա:Պրոցեսորի ընտրությունն այստեղ չի կրկնվի։ Նախորդ հոդվածներում վերլուծվել են ռոբոտների տարբեր հավելվածներ՝ լինի դա էժան հավելված, թե ծրագրավորման և ալգորիթմների բարձր պահանջներ ունեցող հավելված։ Շուկայում արդեն իսկ կան բազմաթիվ ընտրություններ: Առավելությունները տարբեր են.

Ոչ միայն ընթացիկ հետադարձ կապը, այլ նաև այլ զգայական տվյալներ են ուղարկվում կարգավորիչին՝ հետևելու համակարգի լարման և ջերմաստիճանի փոփոխություններին: Բարձր լուծաչափով հոսանքի և լարման ընկալման հետադարձ կապը միշտ եղել է մարտահրավերշարժիչի հսկողություն. Հետադարձ կապի հայտնաբերում բոլոր շանտներից/Հոլլ սենսորներից/Միևնույն ժամանակ մագնիսական սենսորները, անկասկած, լավագույնն են, բայց դա շատ պահանջկոտ է դիզայնի վրա, և հաշվողական հզորությունը պետք է պահպանվի:

Միաժամանակ ազդանշանի կորստից և միջամտությունից խուսափելու համար ազդանշանը թվայնացվում է սենսորի եզրին մոտ։ Քանի որ նմուշառման արագությունը մեծանում է, կան բազմաթիվ տվյալների սխալներ, որոնք առաջանում են ազդանշանի շեղումից: Դիզայնը պետք է փոխհատուցի այս փոփոխությունները ինդուկցիայի և ալգորիթմի ճշգրտման միջոցով:Սա թույլ է տալիս սերվո համակարգին կայուն մնալ տարբեր պայմաններում:

Հուսալի և ճշգրիտ սերվո շարժիչ՝ էլեկտրամատակարարում և խելացի շարժիչ

Էներգամատակարարումներ գերարագ անջատման գործառույթներով՝ կայուն բարձր լուծաչափով հսկողության հզորությամբ, հուսալի և ճշգրիտ սերվո հսկողությամբ: Ներկայումս շատ արտադրողներ ունեն ինտեգրված էներգիայի մոդուլներ՝ օգտագործելով բարձր հաճախականության նյութեր, որոնք շատ ավելի հեշտ է նախագծել:

Անջատիչ ռեժիմի սնուցման աղբյուրները գործում են կարգավորիչի վրա հիմնված փակ օղակով սնուցման տոպոլոգիայում, և երկու սովորաբար օգտագործվող հոսանքի անջատիչներն են՝ հոսանքի MOSFET-ները և IGBT-ները:Դարպասի շարժիչները տարածված են այն համակարգերում, որոնք օգտագործում են անջատիչ ռեժիմի սնուցման աղբյուրներ, որոնք կարգավորում են լարումը և հոսանքը այս անջատիչների դարպասների վրա՝ վերահսկելով ON/OFF վիճակը:

Անջատիչ ռեժիմի սնուցման աղբյուրների և եռաֆազ ինվերտորների նախագծման մեջ անվերջ հոսքով առաջանում են տարբեր բարձր արդյունավետության խելացի դարպասների դրայվերներ, ներկառուցված FET-ներով դրայվերներ և ինտեգրված կառավարման գործառույթներով դրայվերներ:Ներկառուցված FET-ի և ընթացիկ նմուշառման գործառույթի ինտեգրված դիզայնը կարող է զգալիորեն նվազեցնել արտաքին բաղադրիչների օգտագործումը: PWM-ի և միացման, վերին և ստորին տրանզիստորների և Hall ազդանշանի մուտքագրման տրամաբանական կոնֆիգուրացիան մեծապես մեծացնում է դիզայնի ճկունությունը, ինչը ոչ միայն հեշտացնում է զարգացման գործընթացը, այլև բարելավում է էներգիայի արդյունավետությունը:

Սերվո վարորդի IC-ները նաև առավելագույնի են հասցնում ինտեգրման մակարդակը, և ամբողջությամբ ինտեգրված սերվո դրայվեր IC-ները կարող են զգալիորեն կրճատել մշակման ժամանակը սերվո համակարգերի գերազանց դինամիկ աշխատանքի համար:Նախավարորդի, զգայական, պաշտպանական սխեմաների և ուժային կամուրջի ինտեգրումը մեկ փաթեթի մեջ նվազագույնի է հասցնում էներգիայի ընդհանուր սպառումը և համակարգի արժեքը:Այստեղ թվարկված է Trinamic (ADI) ամբողջությամբ ինտեգրված սերվո վարորդի IC բլոկային դիագրամը, բոլոր կառավարման գործառույթներն իրականացվում են ապարատային, ինտեգրված ADC-ում, դիրքի սենսորային ինտերֆեյսի, դիրքի ինտերպոլատորի, լիովին ֆունկցիոնալ և հարմար տարբեր սերվո ծրագրերի համար:

 

Լիովին ինտեգրված սերվո վարորդի IC, Trinamic (ADI)

ամփոփում

Բարձր արդյունավետությամբ սերվո համակարգում անփոխարինելի են բարձր արդյունավետության կառավարման ազդանշանի մշակումը, ճշգրիտ ինդուկցիոն հետադարձ կապը, էլեկտրամատակարարումը և շարժիչի խելացի շարժիչը: Բարձր արդյունավետության սարքերի համագործակցությունը կարող է ռոբոտին ապահովել արագության և ոլորող մոմենտների ճշգրիտ կառավարում, որն ակնթարթորեն արձագանքում է իրական ժամանակում շարժման ընթացքում:Ի լրումն ավելի բարձր կատարողականության, յուրաքանչյուր մոդուլի բարձր ինտեգրումը նաև ապահովում է ավելի ցածր գնով և աշխատանքի ավելի բարձր արդյունավետությամբ: