Doeltreffende servostelsels in robotte

In die robotika-industrie is servo-aandrywers 'n alledaagse onderwerp.Met die versnelde verandering van Industry 4.0 is die servoaandrywing van die robot ook opgegradeer.Die huidige robotstelsel vereis nie net dat die aandryfstelsel meer asse beheer nie, maar ook om meer intelligente funksies te bereik.

By elke nodus in die werking van 'n multi-as industriële robot, moet dit kragte van verskillende groottes in drie dimensies gebruik om take soos stelhantering te voltooi.Die motorsin robot isin staat om veranderlike spoed en wringkrag op presiese punte te verskaf, en die kontroleerder gebruik dit om beweging langs verskillende asse te koördineer, wat presiese posisionering moontlik maak.Nadat die robot die hanteringstaak voltooi het, verminder die motor die wringkrag terwyl die robotarm na sy aanvanklike posisie terugkeer.

Bestaan ​​uit hoëprestasie beheerseinverwerking, presiese induktiewe terugvoer, kragbronne en intelligentemotor dryf, hierdie hoë-doeltreffendheid servo stelselbied gesofistikeerde amper-oombliklike reaksie presiese spoed- en wringkragbeheer.

Hoëspoed-intydse servo-lusbeheer—beheer seinverwerking en induktiewe terugvoer

Die basis vir die realisering van hoëspoed digitale intydse beheer van servo-lus is onafskeidbaar van die opgradering van mikro-elektronika-vervaardigingsproses.Neem die mees algemene drie-fase elektriese-aangedrewe robotmotor as 'n voorbeeld, 'n PWM drie-fase omskakelaar genereer hoë-frekwensie gepulseerde spanning golfvorms en voer hierdie golfvorms uit in die drie-fase windings van die motor in onafhanklike fases.Van die drie kragseine beïnvloed veranderinge in die motorlading die stroomterugvoer wat waargeneem, gedigitaliseer en na die digitale verwerker gestuur word.Die digitale verwerker voer dan hoëspoed seinverwerkingsalgoritmes uit om die uitset te bepaal.

Nie net die hoë werkverrigting van die digitale verwerker word hier vereis nie, maar daar is ook streng ontwerpvereistes vir die kragtoevoer.Kom ons kyk eers na die verwerker deel.Die kernrekenaarspoed moet tred hou met die pas van outomatiese opgraderings, wat nie meer 'n probleem is nie.Sommige operasiebeheerskyfiesintegreer A/D-omsetters, posisie-/spoedbespeuringsvermenigvuldigertellers, PWM-opwekkers, ens. wat nodig is vir motorbeheer met die verwerkerkern, wat die monsternemingstyd van die servobeheerlus aansienlik verkort en deur 'n enkele skyfie gerealiseer word.Dit neem outomatiese versnellings- en vertragingsbeheer, ratsinchronisasiebeheer en digitale kompensasiebeheer van drie lusse van posisie, spoed en stroom aan.

Beheeralgoritmes soos voorwaartse snelheid, versnelling vorentoe, laagdeurlaatfiltrering en sakfiltrering word ook op 'n enkele skyfie geïmplementeer.Die keuse van die verwerker sal nie hier herhaal word nie.In die vorige artikels is verskeie robottoepassings ontleed, of dit nou 'n laekostetoepassing is of 'n toepassing met hoë vereistes vir programmering en algoritmes.Daar is reeds baie keuses op die mark.Die voordele anders.

Nie net stroomterugvoer nie, maar ander waargeneemde data word ook na die beheerder gestuur om veranderinge in stelselspanning en temperatuur na te spoor.Hoë-resolusie stroom- en spanningwaarnemingterugvoer was nog altyd 'n uitdaging inmotoriese beheer.Bespeur terugvoer van alle shunts/Saalsensors/magnetiese sensors terselfdertyd is ongetwyfeld die beste, maar dit is baie veeleisend op die ontwerp, en die rekenaarkrag moet byhou.

Terselfdertyd, om seinverlies en interferensie te vermy, word die sein naby die rand van die sensor gedigitaliseer.Soos die steekproeftempo toeneem, is daar baie datafoute wat deur seinverdryf veroorsaak word.Die ontwerp moet kompenseer vir hierdie veranderinge deur induksie en algoritme-aanpassing.Dit laat die servostelsel onder verskeie toestande stabiel bly.

Betroubare en presiese servo-aandrywing—kragtoevoer en intelligente motoraandrywing

Kragbronne met ultrahoëspoed-skakelfunksies met stabiele hoë-resolusiebeheerkrag betroubare en akkurate servobeheer.Tans het baie vervaardigers geïntegreerde kragmodules wat hoëfrekwensiemateriaal gebruik, wat baie makliker is om te ontwerp.

Skakel-modus kragbronne werk in 'n kontroleerder-gebaseerde geslote-lus kragtoevoer topologie, en twee algemeen gebruikte kragskakelaars is krag MOSFET's en IGBT's.Hekdrywers is algemeen in stelsels wat skakelmoduskragbronne gebruik wat spanning en stroom op die hekke van hierdie skakelaars reguleer deur die AAN/AF-toestand te beheer.

In die ontwerp van skakelmoduskragbronne en driefase-omskakelaars kom verskeie hoëprestasie slimhek-aandrywers, drywers met ingeboude FET's en drywers met geïntegreerde beheerfunksies in 'n eindelose stroom na vore.Die geïntegreerde ontwerp van ingeboude VOO en huidige steekproeffunksie kan die gebruik van eksterne komponente aansienlik verminder.Die logika-konfigurasie van PWM en aktiveer, boonste en onderste transistors, en Hall-seininvoer verhoog die buigsaamheid van ontwerp aansienlik, wat nie net die ontwikkelingsproses vereenvoudig nie, maar ook die kragdoeltreffendheid verbeter.

Servo-aandrywer-IC's maksimeer ook die vlak van integrasie, en volledig geïntegreerde servo-aandrywer-IC's kan die ontwikkelingstyd vir uitstekende dinamiese werkverrigting van servostelsels aansienlik verkort.Deur die vooraandrywer, waarneming, beskermingskringe en kragbrug in een pakket te integreer, word algehele kragverbruik en stelselkoste tot die minimum beperk.Hier is Trinamic (ADI) se ten volle geïntegreerde servobestuurder IC blokdiagram, alle beheerfunksies is geïmplementeer in hardeware, geïntegreerde ADC, posisiesensor-koppelvlak, posisie-interpolator, ten volle funksioneel en geskik vir verskeie servotoepassings.

 

Volledig geïntegreerde servobestuurder-IC, Trinamic (ADI)

opsomming

In 'n hoë-doeltreffende servostelsel is hoëprestasie beheerseinverwerking, presiese induksie-terugvoer, kragtoevoer en intelligente motoraandrywing onontbeerlik.Die samewerking van hoëprestasie-toestelle kan die robot voorsien van akkurate spoed- en wringkragbeheer wat onmiddellik tydens beweging in reële tyd reageer.Benewens hoër werkverrigting, bied die hoë integrasie van elke module ook laer koste en hoër werkdoeltreffendheid.