Efektyvios servo sistemos robotuose

Robotikos pramonėje servo pavaros yra įprasta tema.Pagreitėjus pramonės 4.0 pakeitimui, buvo atnaujinta ir roboto servo pavara.Dabartinė roboto sistema ne tik reikalauja, kad pavaros sistema valdytų daugiau ašių, bet ir pasiektų išmanesnių funkcijų.

Kiekviename kelių ašių pramoninio roboto veikimo mazge, jis turi panaudoti skirtingų dydžių trijų dimensijų jėgas, kad galėtų atlikti tokias užduotis kaip rinkinio tvarkymas. Varikliairobotuose yragali užtikrinti kintamą greitį ir sukimo momentą tiksliuose taškuose, o valdiklis juos naudoja judėjimui pagal skirtingas ašis koordinuoti, kad būtų galima tiksliai nustatyti padėtį.Robotui atlikus valdymo užduotį, variklis sumažina sukimo momentą ir grąžina roboto ranką į pradinę padėtį.

Sudarytas iš didelio našumo valdymo signalo apdorojimo, tikslaus indukcinio grįžtamojo ryšio, maitinimo šaltinių ir išmanausmotorinės pavaros, ši didelio efektyvumo servo sistemaužtikrina sudėtingą, beveik momentinį atsaką, tikslų greičio ir sukimo momento valdymą.

Didelės spartos realaus laiko servo kilpos valdymas – valdymo signalo apdorojimas ir indukcinis grįžtamasis ryšys

Didelės spartos skaitmeninio servo kilpos valdymo realiuoju laiku realizavimo pagrindas yra neatsiejamas nuo mikroelektronikos gamybos proceso atnaujinimo.Pavyzdžiui, dažniausiai naudojamas trifazis elektra valdomas roboto variklis, PWM trifazis keitiklis generuoja aukšto dažnio impulsinės įtampos bangų formas ir išveda šias bangų formas į trifazes variklio apvijas nepriklausomomis fazėmis.Iš trijų galios signalų variklio apkrovos pokyčiai turi įtakos dabartiniam grįžtamajam ryšiui, kuris yra suvokiamas, suskaitmeninamas ir siunčiamas į skaitmeninį procesorių.Tada skaitmeninis procesorius atlieka didelės spartos signalo apdorojimo algoritmus, kad nustatytų išvestį.

Čia reikalingas ne tik didelis skaitmeninio procesoriaus našumas, bet ir griežti maitinimo bloko konstrukcijos reikalavimai.Pirmiausia pažvelkime į procesoriaus dalį. Pagrindinis skaičiavimo greitis turi neatsilikti nuo automatinio atnaujinimo tempo, o tai nebėra problema.Kai kurie veikimo valdymo lustaisu procesoriaus šerdimi integruoti A/D keitiklius, padėties/greičio aptikimo daugiklio skaitiklius, PWM generatorius ir kt., reikalingus variklio valdymui, kas labai sutrumpina servo valdymo kilpos diskretizavimo laiką ir yra realizuojama vienu lustu. Jis naudoja automatinį pagreičio ir lėtėjimo valdymą, pavarų sinchronizavimo valdymą ir skaitmeninį kompensavimo valdymą, valdantį tris padėties, greičio ir srovės kilpas.

Valdymo algoritmai, tokie kaip greičio grąžinimas į priekį, pagreičio grįžtamasis ryšys, žemųjų dažnių filtravimas ir filtravimas nuo nukrypimo, taip pat yra įdiegti vienoje lustoje.Procesoriaus pasirinkimas čia nebus kartojamas. Ankstesniuose straipsniuose buvo analizuojamos įvairios robotų programos, nesvarbu, ar tai pigi programa, ar programa, kuriai keliami aukšti reikalavimai programavimui ir algoritmams. Rinkoje jau yra daug pasirinkimų. Privalumai skirtingi.

Ne tik grįžtamasis ryšys, bet ir kiti aptikti duomenys taip pat siunčiami į valdiklį, kad būtų galima stebėti sistemos įtampos ir temperatūros pokyčius. Didelės skiriamosios gebos srovės ir įtampos jutimo grįžtamasis ryšys visada buvo iššūkisvariklio valdymas. Aptinkamas grįžtamasis ryšys iš visų šuntų / salės jutiklių/magnetic sensors tuo pačiu metu yra neabejotinai geriausias, tačiau tai labai reikalauja dizaino, o skaičiavimo galia turi neatsilikti.

Tuo pačiu metu, siekiant išvengti signalo praradimo ir trukdžių, signalas skaitmeninamas šalia jutiklio krašto. Didėjant diskretizavimo dažniui, dėl signalo dreifo atsiranda daug duomenų klaidų. Dizainas turi kompensuoti šiuos pokyčius indukcija ir algoritmo koregavimu.Tai leidžia servo sistemai išlikti stabiliai įvairiomis sąlygomis.

Patikima ir tiksli servo pavara – maitinimo šaltinis ir išmani variklio pavara

Maitinimo šaltiniai su itin didelės spartos perjungimo funkcijomis su stabilia didelės raiškos valdymo galia, patikimu ir tiksliu servo valdymu. Šiuo metu daugelis gamintojų turi integruotus galios modulius, naudojančius aukšto dažnio medžiagas, kuriuos projektuoti daug lengviau.

Perjungimo režimo maitinimo šaltiniai veikia valdikliu pagrįstoje uždarojo ciklo maitinimo šaltinio topologijoje, o du dažniausiai naudojami maitinimo jungikliai yra galios MOSFET ir IGBT.Vartų tvarkyklės yra dažnos sistemose, kuriose naudojami perjungimo režimo maitinimo šaltiniai, reguliuojantys šių jungiklių vartų įtampą ir srovę, valdydami ON/OFF būseną.

Kuriant komutuojamojo režimo maitinimo šaltinius ir trifazius keitiklius, begaliniu srautu iškyla įvairios didelio našumo išmaniųjų vartų tvarkyklės, tvarkyklės su įmontuotais FET ir tvarkyklės su integruotomis valdymo funkcijomis.Integruotas integruoto FET dizainas ir srovės atrankos funkcija gali žymiai sumažinti išorinių komponentų naudojimą. PWM ir įjungimo, viršutinių ir apatinių tranzistorių bei Hall signalo įvesties loginė konfigūracija labai padidina dizaino lankstumą, o tai ne tik supaprastina kūrimo procesą, bet ir pagerina energijos vartojimo efektyvumą.

Servo tvarkyklės IC taip pat maksimaliai padidina integracijos lygį, o visiškai integruotos servo tvarkyklės IC gali labai sutrumpinti kūrimo laiką, kad servosistemos veiktų puikiai.Išankstinės tvarkyklės, jutiklių, apsaugos grandinių ir maitinimo tiltelio integravimas į vieną paketą sumažina bendrą energijos suvartojimą ir sistemos sąnaudas.Čia pateikta Trinamic (ADI) visiškai integruota servo tvarkyklės IC blokinė schema, visos valdymo funkcijos įgyvendintos aparatinėje įrangoje, integruotas ADC, padėties jutiklio sąsaja, padėties interpoliatorius, pilnai veikiantis ir tinkamas įvairioms servo programoms.

 

Visiškai integruota servo tvarkyklės IC, Trinamic (ADI)

santrauka

Didelio efektyvumo servosistemoje būtinas didelio našumo valdymo signalo apdorojimas, tikslus indukcinis grįžtamasis ryšys, maitinimo šaltinis ir intelektuali variklio pavara. Didelio našumo įrenginių bendradarbiavimas gali suteikti robotui tikslų greičio ir sukimo momento valdymą, kuris akimirksniu reaguoja į judesį realiuoju laiku.Be didesnio našumo, aukšta kiekvieno modulio integracija taip pat užtikrina mažesnes išlaidas ir didesnį darbo efektyvumą.