Ένα σύστημα γραμμικής εφαρμογής κινητήρα δεν είναι μόνο ένας γραμμικός κινητήρας με καλή απόδοση, αλλά και ένα σύστημα ελέγχου που μπορεί να επιτύχει τεχνικές και οικονομικές απαιτήσεις υπό ασφαλείς και αξιόπιστες συνθήκες. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας αυτόματου ελέγχου και της τεχνολογίας μικροϋπολογιστών, υπάρχουν όλο και περισσότερες μέθοδοι ελέγχου του γραμμικού κινητήρα. Η έρευνα για την τεχνολογία γραμμικού ελέγχου κινητήρα μπορεί να χωριστεί σε τρεις πτυχές: μία είναι η παραδοσιακή τεχνολογία ελέγχου, δύο είναι η σύγχρονη τεχνολογία ελέγχου, τρεις είναι η έξυπνη τεχνολογία ελέγχου.
Οι παραδοσιακές τεχνικές ελέγχου όπως ο έλεγχος ανάδρασης PID και ο έλεγχος αποσύνδεσης έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στο σερβο σύστημα AC. Ο έλεγχος PID περιέχει τις πληροφορίες του παρελθόντος, του παρόντος και του μέλλοντος στη διαδικασία δυναμικού ελέγχου και η διαμόρφωση είναι σχεδόν βέλτιστη, έχει ισχυρή στιβαρότητα, είναι η πιο βασική λειτουργία ελέγχου στο σύστημα μετάδοσης κίνησης σερβοκινητήρα AC. Προκειμένου να βελτιωθεί το αποτέλεσμα ελέγχου, χρησιμοποιείται συχνά ο έλεγχος αποσύνδεσης και ο έλεγχος διανύσματος.
Τεχνολογία και εφαρμογή γραμμικού ελέγχου κίνησης κινητήρα
Φωτογραφία: Zhongweixing QXL direct drive προϊόντα
Η παραδοσιακή τεχνολογία ελέγχου είναι απλή και αποτελεσματική όταν το μοντέλο αντικειμένου είναι σταθερό, αμετάβλητο και γραμμικό και οι συνθήκες λειτουργίας και το περιβάλλον λειτουργίας είναι σταθερά. Αλλά σε περιπτώσεις υψηλής ακρίβειας μικροτροφοδοσίας υψηλής απόδοσης, πρέπει να λάβουμε υπόψη την αλλαγή της δομής και των παραμέτρων του αντικειμένου. Όλα τα είδη μη γραμμικής επιρροής, αλλαγή περιβάλλοντος λειτουργίας και περιβαλλοντικές παρεμβολές και άλλος παράγοντας χρονικής διακύμανσης και αβεβαιότητας, προκειμένου να επιτευχθεί ικανοποιητικό αποτέλεσμα ελέγχου. Ως εκ τούτου, η σύγχρονη τεχνολογία ελέγχου έχει προσελκύσει μεγάλη προσοχή στην έρευνα του γραμμικού ελέγχου σερβοκινητήρων. Οι συνήθεις μέθοδοι ελέγχου περιλαμβάνουν τον προσαρμοστικό έλεγχο, τον έλεγχο μεταβλητής δομής λειτουργίας ολίσθησης, τον ισχυρό έλεγχο και τον έξυπνο έλεγχο.
Τα τελευταία χρόνια, ο έλεγχος ασαφούς λογικής, ο έλεγχος νευρωνικών δικτύων και άλλες έξυπνες μέθοδοι ελέγχου έχουν εισαχθεί στον έλεγχο του συστήματος γραμμικής κίνησης κινητήρα. Προς το παρόν, η ασαφής λογική, το νευρωνικό δίκτυο, το PID, ο έλεγχος H∞ και άλλες υπάρχουσες ώριμες μέθοδοι ελέγχου συνδυάζονται, μαθαίνουν η μία από την άλλη, προκειμένου να αποκτήσουν καλύτερη απόδοση ελέγχου.
Η εφαρμογή της τεχνολογίας ελέγχου μετάδοσης κίνησης του γραμμικού κινητήρα είναι η εξής:
Σύστημα CNC για στροφή εμβόλου
Στο σύστημα τροφοδοσίας εργαλειομηχανών, η μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ της γραμμικής μετάδοσης κίνησης κινητήρα και της αρχικής κίνησης περιστροφικού κινητήρα είναι η ακύρωση του συνδέσμου μηχανικής μετάδοσης από τον κινητήρα στον πάγκο εργασίας (πλάκα έλξης), το μήκος της αλυσίδας μετάδοσης τροφοδοσίας εργαλειομηχανής συντομεύεται στο μηδέν, επομένως αυτός ο τρόπος μετάδοσης ονομάζεται επίσης "μηδενική μετάδοση". Είναι ακριβώς λόγω αυτής της λειτουργίας "μηδενικής μετάδοσης", φέρνει την αρχική λειτουργία περιστροφικού κινητήρα δεν μπορεί να φτάσει τον δείκτη απόδοσης και τα πλεονεκτήματα. Πρώτον, απόκριση υψηλής ταχύτητας. Επειδή ορισμένα μηχανικά μέρη μετάδοσης με μεγάλη σταθερά χρόνου απόκρισης (όπως η βίδα μολύβδου κ.λπ.) εξαλείφονται άμεσα στο σύστημα, η απόδοση δυναμικής απόκρισης ολόκληρου του συστήματος ελέγχου κλειστού βρόχου βελτιώνεται σημαντικά και η απόκριση είναι εξαιρετικά ευαίσθητη και γρήγορη . Δεύτερον, υψηλή ακρίβεια. Το σύστημα γραμμικής μετάδοσης ακυρώνει το κενό μετάδοσης και το σφάλμα που προκαλείται από τον μηχανικό μηχανισμό, όπως ο κοχλίας, και μειώνει το σφάλμα παρακολούθησης που προκαλείται από την καθυστέρηση του συστήματος μετάδοσης κατά την κίνηση παρεμβολής. Η ακρίβεια τοποθέτησης της εργαλειομηχανής μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά με τη γραμμική ανίχνευση θέσης και τον έλεγχο ανάδρασης. Ο μηχανισμός γραμμικής κίνησης με χρήση γραμμικού κινητήρα έχει εφαρμοστεί με επιτυχία στην στροφή και λείανση CNC του τεμαχίου εργασίας με ειδική διατομή λόγω της γρήγορης απόκρισης και της υψηλής ακρίβειας. Στοχεύοντας στα μη κυκλικά τμήματα με τη μεγαλύτερη απόδοση, το Ερευνητικό Κέντρο μη κυκλικής κοπής του Εθνικού Πανεπιστημίου Αμυντικής Τεχνολογίας ανέπτυξε μια μονάδα τροφοδοσίας NC υψηλής συχνότητας και μεγάλης διαδρομής βασισμένη σε γραμμικό κινητήρα. Όταν χρησιμοποιείται για εργαλειομηχανές με πιστόνι CNC, το μέγεθος του τραπεζιού είναι 600 mm×320 mm, η διαδρομή είναι 100 mm, η μέγιστη ώθηση είναι 160 N και η μέγιστη επιτάχυνση μπορεί να φτάσει τα 13 g. Εφόσον η γραμμική μονάδα κινητήρα και ο πίνακας έχουν στερεωθεί μαζί, μπορεί να υιοθετηθεί μόνο έλεγχος κλειστού βρόχου.
Το διάγραμμα συστήματος ελέγχου αυτής της μονάδας φαίνεται στο σχήμα.
Αυτό είναι ένα σύστημα διπλού κλειστού βρόχου, με τον εσωτερικό βρόχο να είναι ο βρόχος ταχύτητας και ο εξωτερικός βρόχος να είναι ο βρόχος θέσης. Ο χάρακας πλέγματος υψηλής ακρίβειας χρησιμοποιείται ως στοιχείο ανίχνευσης θέσης. Η ακρίβεια τοποθέτησης εξαρτάται από την ανάλυση του πλέγματος και το μηχανικό σφάλμα του συστήματος μπορεί να εξαλειφθεί με την ανάδραση για να επιτευχθεί μεγαλύτερη ακρίβεια.
Ανοιχτό σύστημα CNC με γραμμικό κινητήρα
Το σύστημα NC αποτελείται από υπολογιστή και ανοιχτό προγραμματιζόμενο ελεγκτή κίνησης. Ως πλατφόρμα χρησιμοποιείται ο γενικός μικροϋπολογιστής και το λειτουργικό σύστημα Windows. Ο ελεγκτής κίνησης με τη μορφή τυπικού plug-in σε υπολογιστή χρησιμοποιείται ως ο πυρήνας ελέγχου για να πραγματοποιήσει το άνοιγμα του συστήματος NC. Το συνολικό σχέδιο σχεδίασης του ανοιχτού συστήματος CNC που βασίζεται σε γραμμικό κινητήρα φαίνεται στο Σχήμα 3.
Το σύστημα υιοθετεί το σχήμα εισαγωγής της κάρτας ελέγχου κίνησης PCI-8132 στην υποδοχή επέκτασης του υπολογιστή, η οποία αποτελείται από υπολογιστή, κάρτα ελέγχου κίνησης, πρόγραμμα οδήγησης σερβομηχανισμού, γραμμικό κινητήρα, πάγκο εργασίας CNC και ούτω καθεξής. Μεταξύ αυτών, ο πάγκος εργασίας CNC κινείται από έναν γραμμικό κινητήρα, ο σερβομηχανισμός και ο λογικός έλεγχος μηχανής ολοκληρώνονται από τον ελεγκτή κίνησης, ο ελεγκτής κίνησης είναι προγραμματιζόμενος, με τον τρόπο ερμηνείας και εκτέλεσης υπορουτίνας κίνησης του προγράμματος CNC (κωδικός G κ.λπ. ., υποστήριξη επέκτασης χρήστη). Το PCI-8132 είναι μια 2-κάρτα ελέγχου κίνησης άξονα με διεπαφή PCI. Μπορεί να δημιουργήσει παλμό υψηλής συχνότητας για να κινήσει τον βηματικό κινητήρα και τον σερβοκινητήρα, να ελέγξει την κίνηση του κινητήρα δύο αξόνων και να πραγματοποιήσει τη γραμμική και κυκλική παρεμβολή. Στην κατεργασία CNC, παρέχεται ανάδραση θέσης. Ο δίαυλος PCI αντικατέστησε σταδιακά το δίαυλο ISA στη σημερινή τεχνολογία βιομηχανικού ελέγχου, γίνεται η κύρια μορφή διαύλου, έχει πολλά πλεονεκτήματα, όπως το Plug and Play (Plug and Play), η κοινή χρήση διακοπής, η παροχή στους χρήστες μεγάλη ευκολία, είναι αυτή τη στιγμή η πιο προηγμένη , το πιο συνηθισμένο λεωφορείο στον υπολογιστή.