Sisteme servo efikase në robotë

Në industrinë e robotikës, servo disqet janë një temë e zakonshme.Me ndryshimin e përshpejtuar të Industry 4.0, servo drive i robotit është përmirësuar gjithashtu.Sistemi aktual i robotëve jo vetëm që kërkon që sistemi i drejtimit të kontrollojë më shumë akse, por edhe të arrijë funksione më inteligjente.

Në çdo nyje në funksionimin e një roboti industrial me shumë boshte, ai duhet të përdorë forca të madhësive të ndryshme në tre dimensione për të përfunduar detyra të tilla si trajtimi i grupeve. Motorëtnë robot janënë gjendje të sigurojë shpejtësi dhe çift rrotullues të ndryshueshëm në pika të sakta, dhe kontrolluesi i përdor ato për të koordinuar lëvizjen përgjatë akseve të ndryshme, duke mundësuar pozicionimin e saktë.Pasi roboti të përfundojë detyrën e trajtimit, motori redukton çift rrotullues ndërsa kthen krahun robotik në pozicionin e tij fillestar.

Përbëhet nga përpunimi i sinjalit të kontrollit me performancë të lartë, reagime të sakta induktive, furnizime me energji elektrike dhe inteligjentedisqet motorike, ky sistem servo me efikasitet të lartësiguron një reagim të sofistikuar pothuajse të menjëhershëm të shpejtësisë dhe kontrollit të saktë të çift rrotullues.

Kontrolli i ciklit servo me shpejtësi të lartë në kohë reale - kontrolloni përpunimin e sinjalit dhe reagimin induktiv

Baza për realizimin e kontrollit dixhital me shpejtësi të lartë në kohë reale të servo loop-it është i pandashëm nga përmirësimi i procesit të prodhimit të mikroelektronikës.Duke marrë si shembull motorin më të zakonshëm të robotit me funksionim elektrik trefazor, një inverter trefazor PWM gjeneron forma valore të tensionit me frekuencë të lartë dhe i nxjerr këto forma valore në mbështjelljet trefazore të motorit në faza të pavarura.Nga tre sinjalet e fuqisë, ndryshimet në ngarkesën e motorit ndikojnë në reagimin aktual që ndihet, dixhitalizohet dhe dërgohet te procesori dixhital.Më pas procesori dixhital kryen algoritme të përpunimit të sinjalit me shpejtësi të lartë për të përcaktuar daljen.

Këtu kërkohet jo vetëm performanca e lartë e procesorit dixhital, por ka edhe kërkesa strikte të projektimit për furnizimin me energji elektrike.Le të shohim së pari pjesën e procesorit. Shpejtësia bazë e llogaritjes duhet të vazhdojë me ritmin e përmirësimeve të automatizuara, gjë që nuk është më problem.Disa çipa të kontrollit të funksionimitintegroni konvertuesit A/D, numëruesit e shumëzuesit të zbulimit të pozicionit/shpejtësisë, gjeneratorët PWM, etj. të nevojshëm për kontrollin e motorit me bërthamën e procesorit, i cili shkurton shumë kohën e marrjes së mostrave të ciklit të kontrollit të servo dhe realizohet nga një çip i vetëm. Ai miraton kontrollin automatik të përshpejtimit dhe ngadalësimit, kontrollin e sinkronizimit të marsheve dhe kontrollin dixhital të kompensimit të tre sytheve të pozicionit, shpejtësisë dhe rrymës.

Algoritmet e kontrollit të tilla si shtytja e shpejtësisë, nxitimi përpara, filtrimi me kalim të ulët dhe filtrimi i uljes zbatohen gjithashtu në një çip të vetëm.Zgjedhja e procesorit nuk do të përsëritet këtu. Në artikujt e mëparshëm janë analizuar aplikacione të ndryshme robotësh, qoftë ky aplikacion me kosto të ulët apo aplikacion me kërkesa të larta për programim dhe algoritme. Tashmë ka shumë zgjedhje në treg. Përparësitë janë të ndryshme.

Jo vetëm reagimet aktuale, por të dhëna të tjera të ndjeshme i dërgohen gjithashtu kontrolluesit për të gjurmuar ndryshimet në tensionin dhe temperaturën e sistemit. Reagimet e ndjesisë së rrymës dhe tensionit me rezolucion të lartë kanë qenë gjithmonë një sfidëkontrolli i motorit. Zbulimi i reagimeve nga të gjithë sensorët e shunts/Hall/sensorët magnetikë në të njëjtën kohë janë padyshim më të mirët, por kjo është shumë e kërkuar për dizajnin dhe fuqia llogaritëse duhet të vazhdojë.

Në të njëjtën kohë, për të shmangur humbjen dhe ndërhyrjen e sinjalit, sinjali dixhitalizohet pranë skajit të sensorit. Ndërsa shpejtësia e kampionimit rritet, ka shumë gabime të të dhënave të shkaktuara nga zhvendosja e sinjalit. Dizajni duhet të kompensojë këto ndryshime përmes induksionit dhe rregullimit të algoritmit.Kjo lejon që sistemi servo të mbetet i qëndrueshëm në kushte të ndryshme.

Servo drive i besueshëm dhe i saktë—furnizimi me energji dhe ngasja inteligjente e motorit

Furnizimet me energji elektrike me funksione komutimi me shpejtësi ultra të lartë me kontroll të qëndrueshëm me rezolucion të lartë, kontroll të besueshëm dhe të saktë servo. Aktualisht, shumë prodhues kanë module të integruara të energjisë duke përdorur materiale me frekuencë të lartë, të cilat janë shumë më të lehta për t'u dizajnuar.

Furnizimet me energji të modalitetit të ndërprerës funksionojnë në një topologji të furnizimit me energji me qark të mbyllur të bazuar në kontrollues dhe dy ndërprerës të energjisë që përdoren zakonisht janë MOSFET-et e energjisë dhe IGBT-të.Drejtuesit e portës janë të zakonshëm në sistemet që përdorin furnizime me energji të modalitetit të ndërprerësit që rregullojnë tensionin dhe rrymën në portat e këtyre ndërprerësve duke kontrolluar gjendjen ON/OFF.

Në projektimin e furnizimeve me energji me modalitet ndërprerës dhe inverterëve trefazorë, drejtues të ndryshëm të portës inteligjente me performancë të lartë, drejtues me FET të integruara dhe drejtues me funksione të integruara kontrolli shfaqen në një rrjedhë të pafundme.Dizajni i integruar i FET-it të integruar dhe funksioni aktual i kampionimit mund të zvogëlojë shumë përdorimin e komponentëve të jashtëm. Konfigurimi logjik i PWM dhe aktivizimit, transistorëve të sipërm dhe të poshtëm, si dhe hyrjes së sinjalit Hall rrit shumë fleksibilitetin e dizajnit, i cili jo vetëm thjeshton procesin e zhvillimit, por gjithashtu përmirëson efikasitetin e energjisë.

IC-të e drejtuesve të servo-s gjithashtu maksimizojnë nivelin e integrimit dhe IC-të e integruara plotësisht të drejtuesve të servo-s mund të shkurtojnë shumë kohën e zhvillimit për performancë të shkëlqyer dinamike të sistemeve servo.Integrimi i qarqeve të para-drejtuesit, sensorit, mbrojtjes dhe urës së energjisë në një paketë minimizon konsumin e përgjithshëm të energjisë dhe koston e sistemit.Këtu renditet bllok diagrami i integruar i servo drejtuesit IC të Trinamic (ADI), të gjitha funksionet e kontrollit janë implementuar në harduer, ADC të integruar, ndërfaqe me sensor pozicioni, interpolator pozicioni, plotësisht funksional dhe i përshtatshëm për aplikacione të ndryshme servo.

 

IC i integruar plotësisht i servo drejtuesit, Trinamic (ADI)

përmbledhje

Në një sistem servo me efikasitet të lartë, përpunimi i sinjalit të kontrollit me performancë të lartë, reagimet e sakta të induksionit, furnizimi me energji elektrike dhe lëvizja inteligjente e motorit janë të domosdoshme. Bashkëpunimi i pajisjeve me performancë të lartë mund t'i sigurojë robotit kontroll të saktë të shpejtësisë dhe çift rrotullues që përgjigjet menjëherë gjatë lëvizjes në kohë reale.Përveç performancës më të lartë, integrimi i lartë i secilit modul siguron gjithashtu kosto më të ulët dhe efikasitet më të lartë të punës.