Robotlarda Verimli Servo Sistemler

Robotik endüstrisinde servo sürücüler sıradan bir konudur.Endüstri 4.0'ın hızlanan değişimiyle birlikte robotun servo sürücüsü de geliştirildi.Mevcut robot sistemi, tahrik sisteminin yalnızca daha fazla ekseni kontrol etmesini değil, aynı zamanda daha akıllı işlevler elde etmesini de gerektiriyor.

Çok eksenli bir endüstriyel robotun işletimindeki her düğümdeset taşıma gibi görevleri tamamlamak için üç boyutta farklı büyüklükteki kuvvetleri kullanması gerekir. MotorlarrobottaHassas noktalarda değişken hız ve tork sağlayabiliyor ve kontrolör bunları farklı eksenler boyunca hareketi koordine etmek için kullanarak hassas konumlandırma sağlıyor.Robot taşıma görevini tamamladıktan sonra motor, robot kolunu başlangıç ​​konumuna döndürürken torku azaltır.

Yüksek performanslı kontrol sinyali işleme, hassas endüktif geri bildirim, güç kaynakları ve akıllı bileşenlerden oluşurmotor sürücüleri, bu yüksek verimli servo sistemigelişmiş, neredeyse anlık yanıt, hassas hız ve tork kontrolü sağlar.

Yüksek hızlı gerçek zamanlı servo döngü kontrolü—kontrol sinyali işleme ve endüktif geri bildirim

Servo döngüsünün yüksek hızlı dijital gerçek zamanlı kontrolünü gerçekleştirmenin temeli, mikroelektronik üretim sürecinin iyileştirilmesinden ayrılamaz.Örnek olarak en yaygın üç fazlı elektrikle çalışan robot motorunu ele alırsak, bir PWM üç fazlı invertör, yüksek frekanslı darbeli voltaj dalga formları üretir ve bu dalga formlarını bağımsız fazlar halinde motorun üç fazlı sargılarına gönderir.Üç güç sinyalinden motor yükündeki değişiklikler algılanan, sayısallaştırılan ve dijital işlemciye gönderilen mevcut geri bildirimi etkiler.Dijital işlemci daha sonra çıkışı belirlemek için yüksek hızlı sinyal işleme algoritmaları gerçekleştirir.

Burada yalnızca dijital işlemcinin yüksek performansı gerekli değildir, aynı zamanda güç kaynağı için de katı tasarım gereksinimleri vardır.Önce işlemci kısmına bakalım. Çekirdek bilgi işlem hızının otomatik yükseltmelerin hızına ayak uydurması gerekiyor ki bu artık sorun değil.Bazı operasyon kontrol çipleriMotor kontrolü için gerekli A/D dönüştürücüleri, konum/hız algılama çarpanı sayaçlarını, PWM jeneratörlerini vb. işlemci çekirdeğiyle entegre eder; bu, servo kontrol döngüsünün örnekleme süresini büyük ölçüde kısaltır ve tek bir çip tarafından gerçekleştirilir. Otomatik hızlanma ve yavaşlama kontrolünü, vites senkronizasyon kontrolünü ve üç konum, hız ve akım döngüsünün dijital telafi kontrolünü benimser.

Hız ileri besleme, hızlanma ileri besleme, alçak geçiş filtreleme ve sarkma filtreleme gibi kontrol algoritmaları da tek bir çip üzerinde uygulanır.İşlemci seçimi burada tekrarlanmayacaktır. Önceki yazılarda, ister düşük maliyetli bir uygulama olsun, ister programlama ve algoritma açısından yüksek gereksinimleri olan bir uygulama olsun, çeşitli robot uygulamaları analiz edilmişti. Piyasada zaten birçok seçenek var. Avantajları farklı.

Yalnızca mevcut geri bildirim değil, aynı zamanda algılanan diğer veriler de sistem voltajı ve sıcaklığındaki değişiklikleri izlemek için kontrolöre gönderilir. Yüksek çözünürlüklü akım ve gerilim algılama geri bildirimi her zaman zorlu olmuştur.motor kontrolü. Tüm şöntlerden/Hall sensörlerinden gelen geri bildirimlerin algılanması/manyetik sensörler aynı zamanda şüphesiz en iyisidir, ancak bu tasarım açısından oldukça zorludur ve bilgi işlem gücünün buna ayak uydurması gerekir.

Aynı zamanda sinyal kaybını ve paraziti önlemek için sinyal, sensörün kenarına yakın bir yerde sayısallaştırılır. Örnekleme hızı arttıkça sinyal kaymasından kaynaklanan birçok veri hatası ortaya çıkar. Tasarımın bu değişiklikleri tümevarım ve algoritma ayarlaması yoluyla telafi etmesi gerekiyor.Bu, servo sistemin çeşitli koşullar altında stabil kalmasını sağlar.

Güvenilir ve hassas servo sürücü — güç kaynağı ve akıllı motor sürücüsü

Kararlı, yüksek çözünürlüklü kontrol gücüne, güvenilir ve doğru servo kontrolüne sahip, ultra yüksek hızlı anahtarlama işlevlerine sahip güç kaynakları. Şu anda birçok üretici, tasarımı çok daha kolay olan, yüksek frekanslı malzemeler kullanan entegre güç modüllerine sahiptir.

Anahtarlamalı güç kaynakları, denetleyici tabanlı kapalı devre güç kaynağı topolojisinde çalışır ve yaygın olarak kullanılan iki güç anahtarı, güç MOSFET'leri ve IGBT'lerdir.Kapı sürücüleri, AÇIK/KAPALI durumunu kontrol ederek bu anahtarların kapılarındaki voltajı ve akımı düzenleyen anahtar modlu güç kaynaklarının kullanıldığı sistemlerde yaygındır.

Anahtarlamalı güç kaynaklarının ve üç fazlı invertörlerin tasarımında, çeşitli yüksek performanslı akıllı kapı sürücüleri, yerleşik FET'li sürücüler ve entegre kontrol fonksiyonlarına sahip sürücüler sonsuz bir akış halinde ortaya çıkıyor.Yerleşik FET'in ve mevcut örnekleme fonksiyonunun entegre tasarımı, harici bileşenlerin kullanımını büyük ölçüde azaltabilir. PWM'nin ve etkinleştirmenin, üst ve alt transistörlerin ve Hall sinyal girişinin mantıksal konfigürasyonu, tasarımın esnekliğini büyük ölçüde artırır; bu, yalnızca geliştirme sürecini basitleştirmekle kalmaz, aynı zamanda Güç Verimliliğini de artırır.

Servo sürücü IC'leri aynı zamanda entegrasyon seviyesini de en üst düzeye çıkarır ve tam entegre servo sürücü IC'leri, servo sistemlerin mükemmel dinamik performansı için geliştirme süresini büyük ölçüde kısaltabilir.Ön sürücüyü, algılamayı, koruma devrelerini ve güç köprüsünü tek bir pakete entegre etmek genel güç tüketimini ve sistem maliyetini en aza indirir.Burada Trinamic'in (ADI) tamamen entegre servo sürücü IC blok şeması listelenmiştir; tüm kontrol fonksiyonları donanımda, entegre ADC'de, konum sensörü arayüzünde, konum enterpolatöründe gerçekleştirilir, tamamen işlevseldir ve çeşitli servo uygulamaları için uygundur.

 

Tam entegre servo sürücü IC, Trinamic (ADI)

özet

Yüksek verimli bir servo sisteminde, yüksek performanslı kontrol sinyali işleme, hassas indüksiyon geri bildirimi, güç kaynağı ve akıllı motor sürücüsü vazgeçilmezdir. Yüksek performanslı cihazların işbirliği, robota, hareket sırasında gerçek zamanlı olarak anında tepki veren doğru hız ve tork kontrolü sağlayabilir.Daha yüksek performansın yanı sıra her modülün yüksek entegrasyonu aynı zamanda daha düşük maliyet ve daha yüksek iş verimliliği sağlar.