Роботтардағы тиімді сервожүйелер

Робототехника индустриясында сервожетектер әдеттегі тақырып болып табылады.Industry 4.0 жылдам өзгеруімен роботтың сервожетегі де жаңартылды.Қазіргі робот жүйесі жетек жүйесін көбірек осьтерді басқаруды ғана емес, сонымен қатар интеллектуалды функцияларға қол жеткізуді талап етеді.

Әр түйінде көп осьті өнеркәсіптік робот жұмыс істейді, ол жиынды өңдеу сияқты тапсырмаларды орындау үшін үш өлшемде әртүрлі шамадағы күштерді қолдануы керек. Моторларроботта бардәл нүктелерде айнымалы жылдамдық пен айналдыру моментін қамтамасыз ете алады және контроллер оларды әртүрлі осьтер бойымен қозғалысты үйлестіру үшін пайдаланады, дәл позициялауды қамтамасыз етеді.Робот өңдеу тапсырмасын орындағаннан кейін қозғалтқыш айналу моментін азайтады, сонымен бірге роботтық қолды бастапқы орнына қайтарады.

Жоғары өнімді басқару сигналын өңдеуден, дәл индуктивті кері байланыстан, қуат көздерінен және интеллектуалды құрылғылардан тұрады.қозғалтқыш жетектері, бұл жоғары тиімді сервожүйекүрделі дерлік лезде жауап беру жылдамдығы мен айналу моментін басқаруды қамтамасыз етеді.

Жоғары жылдамдықты нақты уақыттағы серво циклді басқару — сигналды өңдеуді және индуктивті кері байланысты басқару

Серво циклін жоғары жылдамдықты цифрлық нақты уақыт режимінде басқаруды жүзеге асырудың негізі микроэлектрониканың өндіріс процесін жаңартудан бөлінбейді.Мысал ретінде ең көп таралған үш фазалы электрмен басқарылатын робот қозғалтқышын ала отырып, PWM үш фазалы инвертор жоғары жиілікті импульстік кернеу толқындарын жасайды және бұл толқын пішіндерін қозғалтқыштың үш фазалы орамдарына тәуелсіз фазаларда шығарады.Үш қуат сигналының ішінде қозғалтқыш жүктемесіндегі өзгерістер сезілетін, цифрланған және цифрлық процессорға жіберілетін ағымдағы кері байланысқа әсер етеді.Содан кейін цифрлық процессор шығысты анықтау үшін жоғары жылдамдықты сигналды өңдеу алгоритмдерін орындайды.

Мұнда тек цифрлық процессордың жоғары өнімділігі талап етілмейді, сонымен қатар электрмен жабдықтауға арналған қатаң дизайн талаптары бар.Алдымен процессор бөлігін қарастырайық. Негізгі есептеу жылдамдығы автоматтандырылған жаңартулардың қарқынына сәйкес болуы керек, бұл енді проблема емес.Кейбір жұмысты басқару чиптеріпроцессор өзегі бар қозғалтқышты басқару үшін қажетті A/D түрлендіргіштерін, позицияны/жылдамдықты анықтау көбейткіш есептегіштерін, PWM генераторларын және т.б. біріктіру, бұл серво басқару циклінің сынама алу уақытын айтарлықтай қысқартады және бір чип арқылы жүзеге асырылады. Ол автоматты жеделдету мен баяулауды басқаруды, беріліс синхрондауын басқаруды және позицияның, жылдамдықтың және токтың үш циклінің сандық компенсациясын басқаруды қабылдайды.

Жылдамдықты алға жіберу, жеделдету беру, төмен жиілікті сүзу және шөгуді сүзу сияқты басқару алгоритмдері де бір чипте жүзеге асырылады.Бұл жерде процессорды таңдау қайталанбайды. Алдыңғы мақалаларда әртүрлі робот қолданбалары, мейлі ол арзан қолданба болсын, әлде бағдарламалау мен алгоритмдерге жоғары талаптар қоятын қолданба болсын, талданды. Нарықта қазірдің өзінде көптеген нұсқалар бар. Артықшылықтары әртүрлі.

Жүйедегі кернеу мен температураның өзгеруін бақылау үшін тек ағымдағы кері байланыс қана емес, басқа да сезілетін деректер де контроллерге жіберіледі. Жоғары ажыратымдылықтағы ток пен кернеуді сезіну бойынша кері байланыс әрқашан қиындық туғыздықозғалтқышты басқару. Барлық шунттар/Холл сенсорларынан кері байланысты анықтау/Магниттік сенсорлар бір мезгілде ең жақсы, бірақ бұл дизайнға өте талап етеді және есептеу қуатын сақтау керек.

Сонымен қатар, сигналдың жоғалуын және кедергілерді болдырмау үшін сигнал сенсордың шетіне жақын жерде цифрланады. Таңдау жылдамдығы артқан сайын, сигналдың ауытқуынан туындаған көптеген деректер қателері бар. Дизайн бұл өзгерістерді индукция және алгоритмді түзету арқылы өтеуі керек.Бұл әртүрлі жағдайларда сервожүйенің тұрақтылығын сақтауға мүмкіндік береді.

Сенімді және дәл сервожетек — қуат көзі және интеллектуалды қозғалтқыш жетегі

Тұрақты жоғары ажыратымдылықтағы басқару қуаты сенімді және дәл сервобасқаруымен ультра жоғары жылдамдықты коммутация функциялары бар қуат көздері. Қазіргі уақытта көптеген өндірушілер жоғары жиілікті материалдарды пайдаланатын біріктірілген қуат модульдеріне ие, оларды жобалау әлдеқайда оңай.

Ауыстыру режимінің қуат көздері контроллерге негізделген жабық контурлық қуат көзі топологиясында жұмыс істейді және екі жиі қолданылатын қуат қосқыштары қуат MOSFET және IGBT болып табылады.Қақпа драйверлері ҚОСУ/ӨШІРУ күйін басқару арқылы осы қосқыштардың қақпаларындағы кернеу мен токты реттейтін коммутациялық режимдегі қуат көздерін пайдаланатын жүйелерде кең таралған.

Коммутаторлық қуат көздерін және үш фазалы инверторларды жобалауда әртүрлі жоғары өнімді смарт қақпа драйверлері, кірістірілген FET бар драйверлер және біріктірілген басқару функциялары бар драйверлер шексіз ағында пайда болады.Кірістірілген FET және ағымдағы іріктеу функциясының біріктірілген дизайны сыртқы құрамдастарды пайдалануды айтарлықтай азайтуы мүмкін. PWM және қосудың, жоғарғы және төменгі транзисторлардың және Холл сигналының кірісінің логикалық конфигурациясы дизайнның икемділігін айтарлықтай арттырады, бұл әзірлеу процесін жеңілдетіп қана қоймайды, сонымен қатар қуат тиімділігін арттырады.

Серво драйверінің IC-тері де интеграция деңгейін барынша арттырады және толық біріктірілген серво-драйвер IC-лері серво жүйелердің тамаша динамикалық өнімділігі үшін әзірлеу уақытын айтарлықтай қысқартуы мүмкін.Алдын ала драйверді, сенсорды, қорғаныс тізбектерін және қуат көпірін бір пакетке біріктіру жалпы қуат тұтынуы мен жүйе құнын азайтады.Мұнда Trinamic (ADI) толық біріктірілген серво драйверінің IC блок диаграммасы берілген, барлық басқару функциялары аппараттық құралда, біріктірілген ADC, позиция сенсорының интерфейсінде, позиция интерполяторында жүзеге асырылады, толығымен жұмыс істейді және әртүрлі серво қолданбаларына жарамды.

 

Толығымен біріктірілген серво драйвері IC, Trinamic (ADI)

түйіндеме

Жоғары тиімді сервожүйеде жоғары өнімді басқару сигналын өңдеу, дәл индукциялық кері байланыс, қуат көзі және интеллектуалды қозғалтқыш жетегі өте қажет. Жоғары өнімді құрылғылардың ынтымақтастығы роботты нақты уақыт режимінде қозғалыс кезінде лезде жауап беретін дәл жылдамдық пен айналу моменті басқаруымен қамтамасыз ете алады.Жоғары өнімділікке қоса, әрбір модульдің жоғары интеграциясы сонымен қатар төмен шығындар мен жоғары жұмыс тиімділігін қамтамасыз етеді.