Ο έλεγχος κίνησης είναι ένας από τους πυρήνες στον τομέα του βιομηχανικού ελέγχου, ο οποίος παίζει τεράστιο ρόλο στην εκτύπωση, τη συσκευασία, τη συναρμολόγηση και άλλα βιομηχανικά σενάρια. Ο έλεγχος κίνησης προέρχεται από τον έλεγχο κινητήρα, το καθήκον του ελέγχου κινητήρα είναι να ελέγχει μια ενιαία ροπή κινητήρα, την ταχύτητα, τη θέση και άλλες παραμέτρους, έτσι ώστε ο κινητήρας να ολοκληρώσει την καθορισμένη ενέργεια. Ο έλεγχος κίνησης βασίζεται στον έλεγχο κινητήρα για την επίτευξη του ελέγχου πολλαπλών κινητήρων, το σύστημα ελέγχου κίνησης συντονίζει αυτόματα πολλούς κινητήρες για να ολοκληρώσει την καθορισμένη κίνηση. Η εφαρμογή ενός πολύπλοκου και ακριβούς συστήματος ελέγχου κίνησης όχι μόνο μειώνει σημαντικά το κόστος παραγωγής, αλλά μειώνει επίσης την εμφάνιση κακής λειτουργίας στην επεξεργασία και βελτιώνει την ποιότητα των προϊόντων. Σήμερα, με την ταχεία ανάπτυξη της τεχνολογίας αυτοματισμού βιομηχανικής παραγωγής, μια ποικιλία συστημάτων ελέγχου κίνησης χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία logistics και σε μεγάλες γραμμές συναρμολόγησης.
Ο βραχίονας ρομπότ που εμφανίζεται συχνά στο όραμά μας είναι ο πιο κρίσιμος σύνδεσμος του συστήματος ελέγχου κίνησης για να βοηθήσει τη βιομηχανική παραγωγή. Προς το παρόν, ο πιο προηγμένος βραχίονας ρομπότ στον κόσμο έχει 7 συνδέσμους χωρίς κιβώτιο ταχυτήτων, κάθε κινητήρας οδηγεί μια κίνηση άρθρωσης. Όταν ο χειριστής βρίσκεται σε κανονική λειτουργία, το σύστημα ελέγχου κίνησης συντονίζει επτά κινητήρες ταυτόχρονα, έτσι ώστε ο χειριστής να μπορεί εύκολα να πιάσει αντικείμενα σε οποιαδήποτε θέση στο χώρο. Όχι μόνο αυτό, μπορεί να εκτελέσει άλλες πολύπλοκες λειτουργίες, μπορεί ακόμη και να βοηθήσει τους ανθρώπους να καθαρίσουν ή να παίξουν ένα όργανο.
Πριν από μερικά χρόνια, τα ρομπότ σκουπίσματος εξερράγησαν στο Διαδίκτυο ως επιτομή του ελέγχου της κίνησης. Το σύστημα ελέγχου κίνησης θα οδηγήσει τον κινητήρα να εκτελεί διαφορετικές ενέργειες, έτσι ώστε το ρομπότ να μπορεί να ολοκληρώσει την εργασία αποτελεσματικά. Στο εργοστάσιο, ο βραχίονας ρομπότ χρησιμοποιείται ευρέως στη γραμμή συναρμολόγησης, στη γραμμή συναρμολόγησης κατασκευής αυτοκινήτων, ο βραχίονας ρομπότ μπορεί εύκολα να σηκώσει δεκάδες κιλά ή ακόμα και εκατοντάδες κιλά εξαρτημάτων για να ολοκληρώσει τη συγκόλληση και τη συναρμολόγηση. Μπορούμε να δούμε ότι τα συστήματα ελέγχου κίνησης δεν χρησιμοποιούνται μόνο στη βιομηχανία, αλλά και στη ζωή μας.
Για να κατανοήσουμε το σύστημα ελέγχου κίνησης, είναι απαραίτητο να εστιάσουμε στους εκτελεστές της εντολής κίνησης - τον κινητήρα. Οι περισσότεροι από τους κινητήρες που χρησιμοποιούνται στο σύστημα ελέγχου κίνησης είναι βηματικοί κινητήρες και σερβοκινητήρες. Το παρακάτω Xiaobian θα παρουσιάσει εν συντομία τα δύο είδη κινητήρων.
Μοτέρ 1 βήματος
Ο βηματικός κινητήρας μπορεί να μετατρέψει το παλμικό σήμα εισόδου σε γωνιακή μετατόπιση, στην κανονική λειτουργία του βηματικού κινητήρα, η ταχύτητα του κινητήρα, η θέση, η ταχύτητα συν ή πλην εξαρτάται μόνο από τη συχνότητα και τον αριθμό των σημάτων παλμού και δεν επηρεάζεται από την αλλαγή φορτίου . Όταν ο οδηγός βηματικού κινητήρα λαμβάνει ένα παλμικό σήμα, οδηγεί τον βηματικό κινητήρα για να περιστραφεί σε μια σταθερή γωνία στην καθορισμένη κατεύθυνση. Ονομάζεται "βήμα γωνία" και η περιστροφή του γίνεται βήμα-βήμα, ένα βήμα τη φορά, και από εκεί πήρε το όνομά του ο κινητήρας του θετού γονιού.
2 Σερβοκινητήρας
Ο σερβοκινητήρας μετατρέπει το λαμβανόμενο ηλεκτρικό σήμα στην έξοδο γωνιακής μετατόπισης στον άξονα του κινητήρα. Ο οδηγός σερβοκινητήρα ελέγχει τον τριφασικό ηλεκτρισμό για να σχηματίσει ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και ο ρότορας περιστρέφεται υπό τη δράση του μαγνητικού πεδίου. Ο κωδικοποιητής του σερβοκινητήρα ανατροφοδοτεί το σήμα στον οδηγό και ο οδηγός προσαρμόζει τη γωνία περιστροφής του ρότορα σύμφωνα με τη σύγκριση μεταξύ της τιμής ανάδρασης και της τιμής στόχου.
Σύγκριση δύο τύπων κινητήρων
1. Διαφορετικές μέθοδοι ελέγχου
Ο βηματικός κινητήρας υιοθετεί τον έλεγχο ανοιχτού βρόχου, ο σερβοκινητήρας υιοθετεί τον έλεγχο κλειστού βρόχου, η διαφορά μεταξύ των δύο μεθόδων ελέγχου είναι ότι ο έλεγχος κλειστού βρόχου θα συγκρίνει την τιμή στόχο και την πραγματική τιμή, θα προσαρμόσει τη θέση του κινητήρα, σε σύγκριση με την ακρίβεια ελέγχου του Ο σερβοκινητήρας είναι καλύτερος από τον βηματικό κινητήρα.
2. Διαφορετική ακρίβεια ελέγχου
Όσο περισσότερες φάσεις έχει ο βηματικός κινητήρας, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η ακρίβειά του. Ο {{0}}μοτέρ φάσης έχει χαμηλό κόστος, αλλά η δόνηση είναι μεγάλη σε χαμηλή ταχύτητα και η ροπή πέφτει γρήγορα σε υψηλή ταχύτητα. Ο 5-μοτέρ φάσης έχει μικρούς κραδασμούς και καλή απόδοση υψηλής ταχύτητας, η οποία είναι 30~50 τοις εκατό υψηλότερη από την ταχύτητα του 2-μοτέρ φάσης και μπορεί ακόμη και να αντικαταστήσει τον σερβοκινητήρα σε ορισμένες περιπτώσεις. Ο σερβοκινητήρας έχει τον δικό του κωδικοποιητή, όσο μεγαλύτερη είναι η κλίμακα του κωδικοποιητή, τόσο μεγαλύτερη είναι η ακρίβεια. Γενικά, η ακρίβεια του σερβοκινητήρα είναι ισοδύναμη με τη γωνία βήματος του βηματικού κινητήρα 0,036 μοιρών, φυσικά, δεν υπάρχει τόσο μικρή γωνία βήματος του βηματικού κινητήρα, η γωνία βήματος του γενικού βηματικού κινητήρα είναι 1,8, τα παραπάνω είναι απλώς μια μεταφορά, επομένως, στην εφαρμογή ελέγχου κίνησης υψηλής ακρίβειας, η απόδοση του σερβοκινητήρα πολύ πέρα από τον βηματικό κινητήρα.
3. Διαφορετικά χαρακτηριστικά χαμηλής συχνότητας
Σε αντίθεση με τους σερβοκινητήρες, οι βηματικοί κινητήρες χρησιμοποιούν τεχνολογία απόσβεσης ή τεχνολογία υποδιαίρεσης για να ξεπεράσουν το φαινόμενο δόνησης χαμηλής ταχύτητας σε χαμηλή ταχύτητα. Ο βηματικός κινητήρας σε χαμηλή ταχύτητα εξακολουθεί να είναι επιρρεπής σε φαινόμενο κραδασμών και ο σερβοκινητήρας ανεξάρτητα από την υψηλή ή χαμηλή ταχύτητα δεν θα εμφανιστεί φαινόμενο δόνησης.
4. Διαφορετικές αθλητικές επιδόσεις
Βηματικός κινητήρας για έλεγχο ανοιχτού βρόχου, η συχνότητα εκκίνησης είναι πολύ υψηλή ή το φορτίο είναι πολύ μεγάλο, εύκολο να προκληθεί το φαινόμενο της απώλειας βήματος, η ταχύτητα διακοπής είναι πολύ υψηλή και εύκολο στην υπέρβαση του φαινομένου, ο σερβοκινητήρας για έλεγχο κλειστού βρόχου, ο σερβοκινητήρας μπορεί να δοκιμάσει απευθείας την ανάδραση Το σήμα του εσωτερικού βρόχου ταχύτητας που σχηματίζεται από τον κωδικοποιητή κινητήρα και του βρόχου θέσης, γενικά δεν θα εμφανιστεί φαινόμενο απώλειας βήματος ή υπέρβασης.
5. Η ταχύτητα ποικίλλει ανάλογα
Χρειάζονται εκατοντάδες χιλιοστά του δευτερολέπτου για να επιταχυνθεί ο βηματικός κινητήρας από στατική στην ταχύτητα εργασίας, ενώ ο σερβοκινητήρας γενικά χρειάζεται μόνο λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για περιπτώσεις ελέγχου που απαιτούν γρήγορη εκκίνηση και διακοπή.
Από την παραπάνω σύγκριση, ο σερβοκινητήρας είναι καλύτερος από τον βηματικό κινητήρα σε πολλές πτυχές της απόδοσης, δηλαδή δεν είμαστε στην επιλογή του μοντέλου κινητήρα όταν όλοι οι σερβοκινητήρες στη γραμμή; Όχι έτσι, η τιμή του σερβοκινητήρα θα είναι πολύ υψηλότερη από τον βηματικό κινητήρα, ο βηματικός κινητήρας θα νικήσει τον σερβοκινητήρα όσον αφορά την απόδοση κόστους, αφού κατακτήσετε τα χαρακτηριστικά των δύο κινητήρων, σύμφωνα με διαφορετικές ανάγκες, είναι ιδιαίτερα σημαντικό να επιλέξτε τον σωστό τύπο κινητήρα.
Τα συστήματα ελέγχου κίνησης δεν αποτελούνται μόνο από κινητήρες και κινητήρες, αλλά πιο σημαντικό από αυτά είναι ο έλεγχος, τα σχήματα ελέγχου ή οι αλγόριθμοι που συντονίζουν την κίνηση πολλών κινητήρων. Για παράδειγμα, υπάρχει ένα σύστημα κίνησης στο οποίο μια περιστρεφόμενη πλάκα που κινείται από δύο κινητήρες γεμίζεται με φιλμ, έτσι ώστε η μεμβράνη να μπορεί να ξετυλιχθεί από τη μια περιστρεφόμενη πλάκα στην άλλη με μια καθορισμένη ταχύτητα χωρίς να σπάσει. Κατά τη διαδικασία περιέλιξης μεμβράνης, η διάμετρος περιέλιξης των δύο πικάπ θα αλλάζει συνεχώς. Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι η μεμβράνη δεν σπάει και δεν πληροί την καθορισμένη ταχύτητα περιέλιξης μεμβράνης, είναι απαραίτητο να προσαρμόζετε συνεχώς την ταχύτητα των δύο κινητήρων. Σε αυτήν την περίπτωση, απαιτείται αλγόριθμος PID για να γίνει έλεγχος κλειστού βρόχου, έτσι ώστε η τιμή ανάδρασης του ελεγχόμενου αντικειμένου: η τάση να επηρεάζει την ταχύτητα του κινητήρα. Με αυτόν τον τρόπο, βασιζόμενοι στην απόδοση γρήγορης απόκρισης του σερβοκινητήρα, η ταχύτητα μειώνεται όταν η τάση είναι πολύ μεγάλη και η ταχύτητα επιταχύνεται όταν η τάση είναι πολύ μικρή. Υπό συνεχή ρύθμιση, η τάση και η ταχύτητα περιέλιξης της μεμβράνης πληρούν τις απαιτήσεις.
Εκτός από τον αλγόριθμο PID, ο αλγόριθμος συμπληρώματος διαφοράς κίνησης χρησιμοποιείται επίσης στο σύστημα ελέγχου χειριστή με 6 βαθμούς ελευθερίας ή ακόμα και 7 βαθμούς ελευθερίας για να διασφαλιστεί ότι ο χειριστής τρέχει στην καθορισμένη θέση. Η ποιότητα του συστήματος ελέγχου κίνησης καθορίζει εάν το σύστημα είναι ασφαλές και αξιόπιστο και εάν η απόδοση είναι υψηλή. Έχοντας εξαιρετική ικανότητα σχεδιασμού προγράμματος θα μας κάνει πιο ανταγωνιστικούς.