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 merealisasikan kawalan berbilang motor, sistem kawalan secara automatik menyelaraskan berbilang motor untuk melengkapkan pergerakan yang ditentukan. Penggunaan sistem kawalan pergerakan yang kompleks dan tepat sangat mengurangkan kos pengeluaran dan 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 mekanikal yang sering muncul dalam penglihatan kami ialah pautan sistem kawalan pergerakan yang paling kritikal untuk membantu pengeluaran perindustrian. Pada masa ini, lengan mekanikal tercanggih di dunia mempunyai 7 sambungan tanpa gear, dan setiap motor memacu 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 di angkasa. 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 mikrokosmos kawalan pergerakan. Apabila robot penyapu telah merumuskan laluan gerakan, sistem kawalan gerakan akan memacu motor untuk melaksanakan tindakan yang berbeza, supaya robot penyapu 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 menyelesaikan kimpalan dan pemasangan. Seperti yang kita dapat lihat, sistem kawalan pergerakan bukan sahaja digunakan dalam industri, tetapi juga terdapat dalam yang paling dekat dengan kehidupan kita.
Untuk memahami sistem kawalan gerakan, adalah penting untuk memahami pelaksana perintah 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 stepper boleh mengubah isyarat nadi input kepada anjakan sudut. Dalam operasi biasa motor stepper, kelajuan, kedudukan, kelajuan dan nyahpecutan motor hanya bergantung pada kekerapan dan bilangan isyarat nadi, dan tidak terjejas oleh perubahan beban. Apabila pemandu motor stepper menerima isyarat nadi, ia memacu motor stepper untuk memutar Sudut tetap dalam arah yang ditetapkan. Ia dipanggil "Sudut langkah," dan ia berputar langkah demi langkah, satu langkah pada satu masa, dan di situlah motor curam mendapat namanya.
2 Motor servo
Motor servo menukar isyarat elektrik yang diterima ke dalam output anjakan sudut pada aci motor, dan pemandu 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 rotor mengikut perbandingan antara nilai maklum balas dan nilai sasaran.
Perbandingan dua motor
1. Kaedah kawalan yang berbeza
Motor stepper menggunakan kawalan gelung terbuka, dan motor servo menggunakan kawalan gelung tertutup. Perbezaan antara dua kaedah kawalan ialah kawalan gelung tertutup akan membandingkan nilai sasaran dengan nilai sebenar dan melaraskan kedudukan motor. Sebaliknya, ketepatan kawalan motor servo adalah lebih baik daripada motor stepper.
2 Ketepatan kawalan yang berbeza
Semakin banyak fasa yang dimiliki oleh motor stepper, semakin tinggi ketepatannya. {{0}}Kos motor fasa adalah 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 dilengkapi dengan pengekod, dan lebih banyak skala pengekod mempunyai, lebih tinggi ketepatannya. Secara umum, ketepatan motor servo adalah bersamaan dengan motor stepper dengan Sudut langkah 0.036 darjah, sudah tentu, tidak ada Sudut langkah kecil motor stepper, Sudut langkah motor stepper umum ialah 1.8, di atas hanyalah analogi, dapat dilihat bahawa dalam pelaksanaan kawalan gerakan berketepatan tinggi, prestasi motor servo jauh melebihi motor stepper.
3 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 getaran, dan motor servo tidak kira pada kelajuan tinggi atau kelajuan rendah tidak akan muncul fenomena getaran.
4. Prestasi gerakan yang berbeza
Motor stepper adalah kawalan gelung terbuka, kekerapan permulaan yang terlalu tinggi atau beban mudah menyebabkan fenomena langkah hilang, kelajuan terlalu tinggi apabila berhenti mudah menyebabkan fenomena overshoot, motor servo adalah kawalan gelung tertutup, pemandu servo boleh terus mencuba isyarat maklum balas pengekod motor, gelung kelajuan dalaman dan gelung kedudukan, secara amnya tidak akan kelihatan hilang langkah atau fenomena overshoot.
5 Kelajuan berbeza-beza
Beratus-ratus milisaat diperlukan untuk motor stepper memecut daripada statik kepada kelajuan berfungsi, manakala motor servo secara amnya hanya memerlukan beberapa milisaat, yang boleh digunakan dalam situasi kawalan yang memerlukan mula dan berhenti pantas.
Daripada perbandingan di atas, motor servo lebih baik daripada motor stepper dalam banyak aspek prestasi. Adakah ok untuk memilih motor servo apabila kita memilih model motor? Tidak, harga motor servo akan jauh lebih tinggi daripada motor stepper, motor stepper akan dari segi prestasi kos daripada motor servo, selepas menguasai ciri-ciri kedua-dua motor, mengikut keperluan yang berbeza, sangat penting untuk memilih jenis motor yang betul.
Sistem kawalan pergerakan bukan sahaja terdiri daripada motor dan penggerak, tetapi yang lebih penting daripada ini ialah skema kawalan atau algoritma yang menyelaraskan pergerakan berbilang motor. Sebagai contoh, terdapat sistem gerakan di mana filem dililitkan di sekeliling meja putar yang digerakkan oleh dua motor, supaya filem itu boleh dibuka dari satu meja putar ke yang lain tanpa pecah, pada kelajuan penggulungan filem yang ditetapkan. Dalam proses penggulungan filem, diameter penggulungan dua meja putar akan sentiasa berubah. Untuk memastikan filem tidak pecah dan memenuhi kelajuan penggulungan filem yang ditentukan, kelajuan kedua-dua motor perlu diselaraskan secara berterusan, yang memerlukan penggunaan algoritma PID untuk melakukan kawalan gelung tertutup, supaya objek terkawal: nilai maklum balas 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 mencapai keperluan.
Sebagai tambahan kepada algoritma PID, algoritma perbezaan gerakan juga digunakan dalam 6 darjah kebebasan atau bahkan 7 darjah sistem kawalan manipulator kebebasan untuk memastikan bahawa 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.