Kawalan pergerakan adalah salah satu teras dalam bidang kawalan industri, yang memainkan peranan besar dalam percetakan, pembungkusan, pemasangan dan senario industri lain. Kawalan pergerakan berasal dari kawalan motor, tugas kawalan motor adalah untuk mengawal tork motor tunggal, kelajuan, kedudukan dan parameter lain, supaya motor untuk menyelesaikan tindakan yang ditentukan. Kawalan gerakan adalah berdasarkan kawalan motor untuk mencapai kawalan berbilang motor, sistem kawalan gerakan secara automatik menyelaraskan berbilang motor untuk melengkapkan pergerakan yang ditentukan. Penggunaan sistem kawalan gerakan yang kompleks dan tepat bukan sahaja mengurangkan kos pengeluaran, tetapi juga mengurangkan berlakunya salah operasi dalam pemprosesan dan meningkatkan kualiti produk. Pada masa kini, dengan perkembangan pesat teknologi automasi pengeluaran industri, pelbagai sistem kawalan gerakan digunakan secara meluas dalam industri logistik dan barisan pemasangan yang besar.
Lengan robot yang sering muncul dalam penglihatan kami ialah pautan sistem kawalan pergerakan yang paling kritikal untuk membantu pengeluaran perindustrian. Pada masa ini, lengan robot tercanggih di dunia mempunyai 7 sendi tanpa gear, setiap motor memacu pergerakan sendi. Apabila manipulator dalam operasi biasa, sistem kawalan gerakan menyelaraskan tujuh motor pada masa yang sama, supaya manipulator boleh dengan mudah menangkap objek di mana-mana kedudukan dalam ruang. Bukan itu sahaja, ia boleh melaksanakan fungsi kompleks lain, malah boleh membantu orang ramai membersihkan atau memainkan alat.
Beberapa tahun yang lalu, robot penyapu meletup di Internet sebagai lambang kawalan pergerakan. Sistem kawalan gerakan akan memacu motor untuk melakukan tindakan yang berbeza, supaya robot dapat menyelesaikan tugas dengan cekap. Di kilang, lengan robot digunakan secara meluas dalam barisan pemasangan, dalam barisan pemasangan pembuatan kereta, lengan robot boleh dengan mudah mengangkat puluhan kilogram atau bahkan ratusan kilogram bahagian untuk melengkapkan kimpalan dan pemasangan. Kita dapat melihat bahawa sistem kawalan pergerakan bukan sahaja digunakan dalam industri, tetapi juga dalam kehidupan kita.
Untuk memahami sistem kawalan gerakan, adalah perlu untuk memberi tumpuan kepada pelaksana arahan gerakan - motor. Kebanyakan motor yang digunakan dalam sistem kawalan gerakan ialah motor stepper dan motor servo. Xiaobian berikut akan memperkenalkan secara ringkas dua jenis motor.
Motor 1 langkah
Motor melangkah boleh mengubah isyarat nadi input kepada anjakan sudut, dalam operasi normal motor melangkah, kelajuan motor, kedudukan, tambah atau tolak kelajuan hanya bergantung pada kekerapan dan bilangan isyarat nadi, dan tidak terjejas oleh perubahan beban. . Apabila pemandu motor stepper menerima isyarat nadi, dia memacu motor stepper untuk berputar pada Sudut tetap dalam arah yang ditetapkan. Ia dipanggil "Sudut langkah", dan putarannya dilakukan langkah demi langkah, satu langkah pada satu masa, dan di situlah motor anak tiri mendapat namanya.
2 Motor servo
Motor servo menukar isyarat elektrik yang diterima ke dalam output anjakan sudut pada aci motor. Pemacu motor servo mengawal elektrik tiga fasa untuk membentuk medan elektromagnet, dan pemutar berputar di bawah tindakan medan magnet. Pengekod motor servo menyalurkan kembali isyarat kepada pemandu, dan pemandu melaraskan Sudut putaran pemutar mengikut perbandingan antara nilai maklum balas dan nilai sasaran.
Perbandingan dua jenis motor
1. Kaedah kawalan yang berbeza
Motor stepper menggunakan kawalan gelung terbuka, motor servo menggunakan kawalan gelung tertutup, perbezaan antara kedua-dua kaedah kawalan ialah kawalan gelung tertutup akan membandingkan nilai sasaran dan nilai sebenar, melaraskan kedudukan motor, berbanding dengan ketepatan kawalan motor servo lebih baik daripada motor stepper.
2. Ketepatan kawalan yang berbeza
Semakin banyak fasa yang dimiliki oleh motor stepper, semakin tinggi ketepatannya. Motor fasa {{0}}mempunyai kos yang rendah, tetapi getarannya besar pada kelajuan rendah, dan tork menurun dengan pantas pada kelajuan tinggi. 5-Motor fasa mempunyai getaran kecil dan prestasi berkelajuan tinggi yang baik, iaitu 30~50 peratus lebih tinggi daripada kelajuan 2-motor fasa, malah boleh menggantikan motor servo dalam beberapa keadaan. Motor servo mempunyai pengekod sendiri, lebih banyak skala pengekod, lebih tinggi ketepatannya. Secara umum, ketepatan motor servo adalah bersamaan dengan Sudut langkah 0.036 darjah motor stepper, sudah tentu, tidak ada Sudut langkah kecil motor stepper, Sudut langkah motor stepper umum ialah 1.8, di atas hanyalah metafora, oleh itu, dalam pelaksanaan kawalan gerakan berketepatan tinggi, prestasi motor servo jauh melebihi motor stepper.
3. Ciri-ciri frekuensi rendah yang berbeza
Tidak seperti motor servo, motor stepper menggunakan teknologi redaman atau teknologi pembahagian untuk mengatasi fenomena getaran kelajuan rendah pada kelajuan rendah. Motor stepper pada kelajuan rendah masih terdedah kepada fenomena getaran, dan motor servo tidak kira pada kelajuan tinggi atau kelajuan rendah tidak akan muncul fenomena getaran.
4. Prestasi sukan yang berbeza
Motor stepper untuk kawalan gelung terbuka, kekerapan permulaan terlalu tinggi atau beban terlalu besar mudah menyebabkan fenomena kehilangan langkah, kelajuan berhenti terlalu tinggi mudah untuk overshoot fenomena, motor servo untuk kawalan gelung tertutup, pemacu servo boleh terus mencuba maklum balas isyarat gelung kelajuan dalaman yang dibentuk pengekod motor dan gelung kedudukan, secara amnya tidak akan muncul fenomena kehilangan langkah atau overshoot.
5. Kelajuan berbeza-beza
Ia mengambil beratus-ratus milisaat untuk motor pelangkah untuk memecut daripada statik kepada kelajuan berfungsi, manakala motor servo biasanya hanya mengambil masa beberapa milisaat, yang boleh digunakan untuk keadaan kawalan yang memerlukan permulaan dan berhenti pantas.
Daripada perbandingan di atas, motor servo adalah lebih baik daripada motor stepper dalam banyak aspek prestasi, bukankah kita dalam pemilihan model motor apabila semua motor servo di talian? Tidak begitu, harga motor servo akan jauh lebih tinggi daripada motor stepper, motor stepper akan mengalahkan motor servo dari segi prestasi kos, selepas menguasai ciri-ciri kedua-dua motor, mengikut keperluan yang berbeza, ia amat penting untuk pilih jenis motor yang betul.
Sistem kawalan pergerakan bukan sahaja terdiri daripada motor dan pemacu, tetapi yang lebih penting daripadanya ialah kawalan, skim kawalan atau algoritma yang menyelaraskan pergerakan berbilang motor. Sebagai contoh, terdapat sistem gerakan di mana meja putar yang digerakkan oleh dua motor diisi dengan filem, supaya filem itu boleh ditanggalkan dari satu meja putar ke yang lain pada kelajuan yang ditetapkan tanpa putus. Dalam proses penggulungan filem, diameter penggulungan dua meja putar akan sentiasa berubah. Untuk memastikan filem tidak pecah dan memenuhi kelajuan penggulungan filem yang ditentukan, adalah perlu untuk sentiasa melaraskan kelajuan kedua-dua motor. Dalam kes ini, algoritma PID diperlukan untuk melakukan kawalan gelung tertutup, supaya nilai maklum balas objek terkawal: ketegangan mempengaruhi kelajuan motor. Dengan cara ini, bergantung pada prestasi tindak balas pantas motor servo, kelajuan dikurangkan apabila ketegangan terlalu besar, dan kelajuan dipercepatkan apabila ketegangan terlalu kecil. Di bawah pelarasan berterusan, ketegangan dan kelajuan penggulungan filem memenuhi keperluan.
Sebagai tambahan kepada algoritma PID, algoritma pelengkap perbezaan gerakan juga digunakan dalam sistem kawalan manipulator dengan 6 darjah kebebasan atau bahkan 7 darjah kebebasan untuk memastikan manipulator berjalan ke kedudukan yang ditentukan. Kualiti skim sistem kawalan gerakan menentukan sama ada sistem itu selamat dan boleh dipercayai, dan sama ada kecekapannya tinggi. Mempunyai keupayaan reka bentuk program yang cemerlang akan menjadikan kita lebih berdaya saing.