Ефикасни серво системи у роботима

У индустрији роботике, серво погони су уобичајена тема.Са убрзаном променом Индустрије 4.0, серво погон робота је такође надограђен.Тренутни роботски систем не само да захтева од погонског система да контролише више оса, већ и да постигне интелигентније функције.

На сваком чвору у раду вишеосни индустријски робот, мора да користи силе различитих величина у три димензије да би извршио задатке као што је руковање скуповима. Моториу роботу суможе да обезбеди променљиву брзину и обртни момент у прецизним тачкама, а контролер их користи за координацију кретања дуж различитих оса, омогућавајући прецизно позиционирање.Након што робот заврши задатак руковања, мотор смањује обртни момент док роботску руку враћа у почетни положај.

Састоји се од обраде контролног сигнала високих перформанси, прецизне индуктивне повратне информације, напајања и интелигентногмоторни погони, овај високоефикасни серво системпружа софистицирану скоро тренутну реакцију, прецизну контролу брзине и обртног момента.

Брза контрола серво петље у реалном времену—обрада контролног сигнала и индуктивна повратна спрега

Основа за реализацију брзе дигиталне контроле серво петље у реалном времену је неодвојива од надоградње процеса производње микроелектронике.Узимајући за пример најчешћи трофазни електрични мотор робота, ПВМ трофазни инвертер генерише високофреквентне импулсне напонске таласне облике и емитује ове таласне облике у трофазне намотаје мотора у независним фазама.Од три сигнала снаге, промене у оптерећењу мотора утичу на тренутну повратну информацију која се детектује, дигитализује и шаље дигиталном процесору.Дигитални процесор затим изводи алгоритме за обраду сигнала велике брзине да би одредио излаз.

Овде се не захтевају само високе перформансе дигиталног процесора, већ постоје и строги захтеви за дизајн за напајање.Хајде да прво погледамо део процесора. Брзина језгра рачунара мора да иде у корак са темпом аутоматизованих надоградњи, што више није проблем.Неки чипови за контролу радаинтегришу А/Д претвараче, бројаче множења детекције положаја/брзине, ПВМ генераторе итд. неопходне за контролу мотора са језгром процесора, што у великој мери скраћује време узорковања серво управљачке петље и реализује се једним чипом. Он усваја аутоматску контролу убрзања и успоравања, контролу синхронизације степена преноса и контролу дигиталне компензације три петље положаја, брзине и струје.

Контролни алгоритми као што су брзина кретања унапред, убрзање унапред, нископропусно филтрирање и саг филтрирање су такође имплементирани на једном чипу.Избор процесора се овде неће понављати. У претходним чланцима анализиране су различите роботске апликације, било да је у питању јефтина апликација или апликација са високим захтевима за програмирање и алгоритме. Већ постоји много избора на тржишту. Предности су различите.

Не само тренутна повратна информација, већ и други подаци се такође шаљу контролеру да би се пратиле промене напона и температуре система. Повратна информација о струји и напону високе резолуције увек је била изазовконтрола мотора. Откривање повратних информација од свих шантова/Халових сензора/магнетни сензори су у исто време несумњиво најбољи, али ово је веома захтевно за дизајн, а рачунарска снага треба да буде у току.

Истовремено, да би се избегао губитак сигнала и сметње, сигнал се дигитализује близу ивице сензора. Како се брзина узорковања повећава, постоје многе грешке у подацима узроковане помаком сигнала. Дизајн треба да надокнади ове промене кроз индукцију и прилагођавање алгоритма.Ово омогућава серво систему да остане стабилан у различитим условима.

Поуздан и прецизан серво погон—напајање и интелигентни моторни погон

Напајања са ултра-великим функцијама пребацивања са стабилном контролом високе резолуције, поуздана и прецизна серво контрола. Тренутно, многи произвођачи имају интегрисане модуле напајања који користе високофреквентне материјале, које је много лакше дизајнирати.

Напајања са прекидачким режимом рада раде у топологији напајања затворене петље заснованој на контролеру, а два најчешће коришћена прекидача напајања су МОСФЕТ-ови и ИГБТ-ови.Управљачки програми за капије су уобичајени у системима који користе изворе напајања у прекидачком режиму који регулишу напон и струју на капијама ових прекидача тако што контролишу стање ОН/ОФФ.

У дизајну прекидача напајања и трофазних претварача, различити драјвери паметних капија високих перформанси, драјвери са уграђеним ФЕТ-овима и драјвери са интегрисаним контролним функцијама појављују се у бескрајном току.Интегрисани дизајн уграђеног ФЕТ-а и функције узорковања струје може у великој мери смањити употребу спољних компоненти. Логичка конфигурација ПВМ-а и омогућавања, горњи и доњи транзистор, и улаз Холовог сигнала у великој мери повећавају флексибилност дизајна, што не само да поједностављује процес развоја, већ и побољшава енергетску ефикасност.

ИЦ-ови серво драјвера такође максимизирају ниво интеграције, а потпуно интегрисани ИЦ-ови серво драјвера могу у великој мери скратити време развоја за одличне динамичке перформансе серво система.Интегрисање пред-драјвера, сензора, заштитних кола и енергетског моста у један пакет минимизира укупну потрошњу енергије и трошкове система.Овде је наведен Тринамиц (АДИ) потпуно интегрисани ИЦ блок дијаграм серво драјвера, све контролне функције су имплементиране у хардверу, интегрисани АДЦ, интерфејс сензора положаја, интерполатор положаја, потпуно функционалан и погодан за различите серво апликације.

 

Потпуно интегрисани серво драјвер ИЦ, Тринамиц (АДИ)

резиме

У високоефикасном серво систему неопходна је обрада контролног сигнала високих перформанси, прецизна индукциона повратна спрега, напајање и интелигентни моторни погон. Сарадња уређаја високих перформанси може да обезбеди роботу прецизну контролу брзине и обртног момента која реагује тренутно током кретања у реалном времену.Поред већих перформанси, висока интеграција сваког модула такође обезбеђује ниже трошкове и већу радну ефикасност.