Sistem Servo yang Efisien pada Robot

Dalam industri robotika, penggerak servo adalah topik yang lumrah.Dengan percepatan perubahan Industri 4.0, penggerak servo robot juga telah ditingkatkan.Sistem robot saat ini tidak hanya memerlukan sistem penggerak untuk mengontrol lebih banyak sumbu, tetapi juga untuk mencapai fungsi yang lebih cerdas.

Di setiap node dalam pengoperasian robot industri multi-sumbu, ia harus menggunakan gaya dengan besaran berbeda dalam tiga dimensi untuk menyelesaikan tugas seperti penanganan himpunan. Motordi robot adalahmampu memberikan kecepatan dan torsi yang bervariasi pada titik-titik yang tepat, dan pengontrol menggunakannya untuk mengoordinasikan gerakan di sepanjang sumbu yang berbeda, sehingga memungkinkan penentuan posisi yang tepat.Setelah robot menyelesaikan tugas penanganannya, motor mengurangi torsi sekaligus mengembalikan lengan robot ke posisi semula.

Terdiri dari pemrosesan sinyal kontrol berkinerja tinggi, umpan balik induktif yang tepat, catu daya, dan cerdaspenggerak motor, sistem servo efisiensi tinggi inimemberikan respons canggih hampir seketika, kontrol kecepatan dan torsi yang presisi.

Kontrol loop servo real-time berkecepatan tinggi—mengontrol pemrosesan sinyal dan umpan balik induktif

Dasar untuk mewujudkan kontrol loop servo digital berkecepatan tinggi secara real-time tidak dapat dipisahkan dari peningkatan proses manufaktur mikroelektronika.Mengambil contoh motor robot tiga fase yang dioperasikan dengan listrik sebagai contoh, inverter tiga fase PWM menghasilkan bentuk gelombang tegangan berdenyut frekuensi tinggi dan mengeluarkan bentuk gelombang ini ke belitan tiga fase motor dalam fase independen.Dari ketiga sinyal daya tersebut, perubahan beban motor mempengaruhi umpan balik arus yang dirasakan, didigitalkan, dan dikirim ke prosesor digital.Prosesor digital kemudian melakukan algoritma pemrosesan sinyal berkecepatan tinggi untuk menentukan keluaran.

Tidak hanya prosesor digital berperforma tinggi yang diperlukan di sini, tetapi ada juga persyaratan desain yang ketat untuk catu daya.Mari kita lihat bagian prosesornya terlebih dahulu. Kecepatan komputasi inti harus mengimbangi kecepatan peningkatan otomatis, dan hal ini tidak lagi menjadi masalah.Beberapa chip kontrol operasimengintegrasikan konverter A/D, penghitung pengganda deteksi posisi/kecepatan, generator PWM, dll. yang diperlukan untuk kontrol motor dengan inti prosesor, yang sangat mempersingkat waktu pengambilan sampel loop kontrol servo dan diwujudkan dengan satu chip. Ini mengadopsi kontrol akselerasi dan deselerasi otomatis, kontrol sinkronisasi gigi, dan kontrol kompensasi digital dari tiga loop posisi, kecepatan dan arus.

Algoritme kontrol seperti umpan maju kecepatan, umpan maju akselerasi, penyaringan low-pass, dan penyaringan sag juga diimplementasikan pada satu chip.Pemilihan prosesor tidak akan diulangi di sini. Pada artikel sebelumnya telah dianalisis berbagai aplikasi robot, baik itu aplikasi berbiaya rendah maupun aplikasi dengan persyaratan pemrograman dan algoritma yang tinggi. Sudah banyak pilihan di pasaran. Keuntungannya berbeda-beda.

Tidak hanya umpan balik arus, data penginderaan lainnya juga dikirim ke pengontrol untuk melacak perubahan tegangan dan suhu sistem. Umpan balik penginderaan arus dan tegangan resolusi tinggi selalu menjadi tantangankendali motorik. Mendeteksi umpan balik dari semua sensor shunt/Hall/sensor magnetik pada saat yang sama tidak diragukan lagi adalah yang terbaik, tetapi hal ini sangat menuntut desain, dan daya komputasi harus mengimbanginya.

Pada saat yang sama, untuk menghindari kehilangan sinyal dan gangguan, sinyal didigitalkan di dekat tepi sensor. Saat laju pengambilan sampel meningkat, banyak kesalahan data yang disebabkan oleh penyimpangan sinyal. Desain perlu mengkompensasi perubahan ini melalui induksi dan penyesuaian algoritma.Hal ini memungkinkan sistem servo tetap stabil dalam berbagai kondisi.

Penggerak servo yang andal dan presisi—catu daya dan penggerak motor cerdas

Catu daya dengan fungsi peralihan kecepatan sangat tinggi dengan daya kontrol resolusi tinggi yang stabil, kontrol servo yang andal dan akurat. Saat ini, banyak produsen telah mengintegrasikan modul daya menggunakan bahan frekuensi tinggi, yang lebih mudah untuk dirancang.

Catu daya mode sakelar beroperasi dalam topologi catu daya loop tertutup berbasis pengontrol, dan dua sakelar daya yang umum digunakan adalah MOSFET daya dan IGBT.Penggerak gerbang umum terjadi pada sistem yang menggunakan catu daya mode sakelar yang mengatur tegangan dan arus pada gerbang sakelar ini dengan mengontrol status ON/OFF.

Dalam desain catu daya mode sakelar dan inverter tiga fase, berbagai driver gerbang pintar berkinerja tinggi, driver dengan FET internal, dan driver dengan fungsi kontrol terintegrasi muncul dalam aliran tanpa akhir.Desain terintegrasi FET bawaan dan fungsi pengambilan sampel saat ini dapat sangat mengurangi penggunaan komponen eksternal. Konfigurasi logika PWM dan pengaktifan, transistor atas dan bawah, serta masukan sinyal Hall sangat meningkatkan fleksibilitas desain, yang tidak hanya menyederhanakan proses pengembangan, namun juga meningkatkan Efisiensi Daya.

IC driver servo juga memaksimalkan tingkat integrasi, dan IC driver servo yang terintegrasi penuh dapat mempersingkat waktu pengembangan untuk kinerja dinamis yang sangat baik dari sistem servo.Mengintegrasikan sirkuit pra-pengemudi, penginderaan, perlindungan, dan jembatan daya ke dalam satu paket meminimalkan konsumsi daya secara keseluruhan dan biaya sistem.Tercantum di sini adalah diagram blok IC driver servo terintegrasi penuh Trinamic (ADI), semua fungsi kontrol diimplementasikan dalam perangkat keras, ADC terintegrasi, antarmuka sensor posisi, interpolator posisi, berfungsi penuh dan cocok untuk berbagai aplikasi servo.

 

IC driver servo terintegrasi penuh, Trinamic (ADI)

ringkasan

Dalam sistem servo efisiensi tinggi, pemrosesan sinyal kontrol berkinerja tinggi, umpan balik induksi yang presisi, catu daya, dan penggerak motor cerdas sangat diperlukan. Kerja sama perangkat berperforma tinggi dapat memberikan robot kontrol kecepatan dan torsi akurat yang merespons secara instan selama gerakan secara real-time.Selain performa yang lebih tinggi, integrasi yang tinggi pada setiap modul juga memberikan biaya yang lebih rendah dan efisiensi kerja yang lebih tinggi.