Effektiva servosystem i robotar

Inom robotindustrin är servodrivningar ett vanligt ämne.Med den accelererade förändringen av Industry 4.0 har även robotens servodrift uppgraderats.Det nuvarande robotsystemet kräver inte bara att drivsystemet styr fler axlar, utan också för att uppnå intelligentare funktioner.

Vid varje nod i driften av en fleraxlig industrirobot, måste den använda krafter av olika storlek i tre dimensioner för att utföra uppgifter som hantering av set. Motorernai robot ärkan ge variabel hastighet och vridmoment vid exakta punkter, och kontrollern använder dem för att koordinera rörelser längs olika axlar, vilket möjliggör exakt positionering.När roboten har slutfört hanteringsuppgiften, minskar motorn vridmomentet samtidigt som robotarmen återställs till dess utgångsläge.

Består av högpresterande styrsignalbehandling, exakt induktiv återkoppling, strömförsörjning och intelligentmotordrivningar, detta högeffektiva servosystemger sofistikerad nästan omedelbar respons exakt hastighet och vridmomentkontroll.

Höghastighetsservoslinga i realtid – styrsignalbehandling och induktiv återkoppling

Grunden för att realisera höghastighets digital realtidskontroll av servoslinga är oskiljaktig från uppgraderingen av mikroelektroniktillverkningsprocessen.Om man tar den vanligaste trefasiga elektriskt manövrerade robotmotorn som ett exempel, genererar en PWM trefasväxelriktare högfrekventa pulsade spänningsvågformer och matar ut dessa vågformer till motorns trefaslindningar i oberoende faser.Av de tre effektsignalerna påverkar förändringar i motorbelastningen strömåterkopplingen som avkänns, digitaliseras och skickas till den digitala processorn.Den digitala processorn utför sedan höghastighetssignalbehandlingsalgoritmer för att bestämma utsignalen.

Här krävs inte bara den digitala processorns höga prestanda, utan det finns också strikta designkrav på strömförsörjningen.Låt oss först titta på processordelen. Kärnberäkningshastigheten måste hålla jämna steg med automatiserade uppgraderingar, vilket inte längre är ett problem.Några operationskontrollchipsintegrera A/D-omvandlare, multiplikatorräknare för positions-/hastighetsdetektering, PWM-generatorer, etc. nödvändiga för motorstyrning med processorkärnan, vilket kraftigt förkortar samplingstiden för servokontrollslingan och realiseras av ett enda chip. Den antar automatisk accelerations- och retardationskontroll, växelsynkroniseringskontroll och digital kompensationskontroll av tre slingor av position, hastighet och ström.

Styralgoritmer som hastighetsframkoppling, accelerationsframkoppling, lågpassfiltrering och sagfiltrering är också implementerade på ett enda chip.Valet av processor kommer inte att upprepas här. I de tidigare artiklarna har olika robotapplikationer analyserats, oavsett om det är en lågkostnadsapplikation eller en applikation med höga krav på programmering och algoritmer. Det finns redan många val på marknaden. Fördelarna olika.

Inte bara strömåterkoppling, utan andra avkända data skickas också till styrenheten för att spåra förändringar i systemspänning och temperatur. Högupplöst ström- och spänningsavkännande feedback har alltid varit en utmaning imotorstyrning. Detekterar feedback från alla shuntar/hallsensorer/magnetiska sensorer samtidigt är utan tvekan bäst, men detta är väldigt krävande på designen, och datorkraften måste hänga med.

Samtidigt, för att undvika signalförlust och störningar, digitaliseras signalen nära sensorns kant. När samplingshastigheten ökar, finns det många datafel som orsakas av signaldrift. Designen måste kompensera för dessa förändringar genom induktion och algoritmjustering.Detta gör att servosystemet förblir stabilt under olika förhållanden.

Pålitlig och exakt servodrift—strömförsörjning och intelligent motordrift

Strömförsörjning med ultrahöghastighetskopplingsfunktioner med stabil högupplöst kontroll ger tillförlitlig och exakt servokontroll. För närvarande har många tillverkare integrerade kraftmoduler med högfrekventa material, som är mycket lättare att designa.

Switch-mode strömförsörjning fungerar i en styrenhetsbaserad sluten strömförsörjningstopologi, och två vanliga strömbrytare är power MOSFETs och IGBTs.Grinddrivrutiner är vanliga i system som använder switch-mode strömförsörjning som reglerar spänning och ström på dessa switchars grindar genom att styra ON/OFF-tillståndet.

I utformningen av switch-mode strömförsörjningar och trefasväxelriktare dyker olika högpresterande smart gate-drivrutiner, drivrutiner med inbyggda FETs och drivrutiner med integrerade kontrollfunktioner fram i en oändlig ström.Den integrerade designen av inbyggd FET och strömsamplingsfunktion kan avsevärt minska användningen av externa komponenter. Den logiska konfigurationen av PWM och aktivera, övre och nedre transistorer och Hall-signalingång ökar kraftigt flexibiliteten i designen, vilket inte bara förenklar utvecklingsprocessen, utan också förbättrar strömeffektiviteten.

Servodrivrutin-IC:er maximerar också integrationsnivån, och helt integrerade servodrivrutin-IC:er kan avsevärt förkorta utvecklingstiden för utmärkt dynamisk prestanda hos servosystem.Att integrera pre-driver, avkänning, skyddskretsar och kraftbrygga i ett paket minimerar den totala strömförbrukningen och systemkostnaden.Här listas Trinamics (ADI) fullt integrerade servodrivrutin IC-blockschema, alla kontrollfunktioner är implementerade i hårdvara, integrerad ADC, positionssensorgränssnitt, positionsinterpolator, fullt fungerande och lämplig för olika servoapplikationer.

 

Helt integrerad servodrivrutin IC, Trinamic (ADI)

sammanfattning

I ett högeffektivt servosystem är högpresterande styrsignalbehandling, exakt induktionsåterkoppling, strömförsörjning och intelligent motordrift oumbärliga. Samarbetet med högpresterande enheter kan ge roboten exakt hastighet och vridmomentkontroll som reagerar omedelbart under rörelse i realtid.Förutom högre prestanda ger den höga integrationen av varje modul även lägre kostnad och högre arbetseffektivitet.