Rörelsestyrning är en av kärnorna inom området industriell styrning, som spelar en enorm roll i tryckning, förpackning, montering och andra industriella scenarier. Rörelsestyrning härrör från motorstyrning, är uppgiften för motorstyrning att styra en enda motor vridmoment, hastighet, position och andra parametrar, så att motorn att slutföra den angivna åtgärden. Rörelsekontrollen är baserad på motorstyrningen för att realisera styrningen av flera motorer, styrsystemet koordinerar automatiskt flera motorer för att slutföra den specificerade rörelsen. Tillämpningen av komplexa och exakta rörelsekontrollsystem minskar produktionskostnaden avsevärt och minskar också förekomsten av felfunktion i bearbetningen och förbättrar kvaliteten på produkterna. Nuförtiden, med den snabba utvecklingen av industriell produktionsautomationsteknik, används en mängd olika rörelsekontrollsystem i stor utsträckning inom logistikindustrin och stora monteringslinjer.
Den mekaniska armen som ofta förekommer i vår vision är den mest kritiska länken i rörelsekontrollsystemet för att hjälpa industriell produktion. För närvarande har den mest avancerade mekaniska armen i världen 7 växellösa leder, och varje motor driver en led. När manipulatorn är i normal drift koordinerar rörelsekontrollsystemet sju motorer samtidigt, så att manipulatorn enkelt kan greppa ett föremål var som helst i rymden. Inte bara det, den kan utföra andra komplexa funktioner, den kan till och med hjälpa människor att städa upp eller spela ett instrument.
För några år sedan exploderade svepande robotar på Internet som ett mikrokosmos av rörelsekontroll. När soproboten har formulerat rörelsevägen kommer rörelsekontrollsystemet att driva motorn att utföra olika åtgärder, så att soproboten kan utföra uppgiften effektivt. I fabriken används robotarmen i stor utsträckning i monteringslinjen, i biltillverkningsbandet kan robotarmen enkelt lyfta tiotals kilogram eller till och med hundratals kilogram delar för att slutföra svetsningen och monteringen. Som vi kan se används rörelsekontrollsystem inte bara inom industrin, utan finns också i de närmaste våra liv.
För att förstå rörelsestyrningssystemet är det viktigt att förstå de som utför rörelsekommandot - motorerna. De flesta av de motorer som används i rörelsekontrollsystemet är stegmotorer och servomotorer. Följande Xiaobian kommer kort att introducera två typer av motorer.
1 stegs motor
Stegmotorn kan omvandla ingångspulssignalen till vinkelförskjutning. Vid normal drift av stegmotorn beror motorns hastighet, position, hastighet och retardation endast på frekvensen och antalet pulssignaler och påverkas inte av belastningsändringen. När stegmotordrivaren tar emot en pulssignal, driver den stegmotorn att rotera en fast vinkel i den inställda riktningen. Den kallas "stegvinkel", och den roterar steg för steg, ett steg i taget, och det är därifrån den stöpande motorn har fått sitt namn.
2 servomotor
Servomotorn omvandlar den mottagna elektriska signalen till vinkelförskjutningsutgången på motoraxeln, och servomotordrivaren styr trefaselektriciteten för att bilda ett elektromagnetiskt fält, och rotorn roterar under inverkan av magnetfältet. Servomotorns kodare matar tillbaka signalen till föraren, och föraren justerar rotorns vinkel enligt jämförelsen mellan återkopplingsvärdet och målvärdet.
Jämförelse av två motorer
1. Olika kontrollmetoder
Stegmotorn antar öppen-loop-kontroll, och servomotorn antar sluten-loop-kontroll. Skillnaden mellan de två styrmetoderna är att den slutna styrningen kommer att jämföra målvärdet med det faktiska värdet och justera motorns position. Däremot är kontrollnoggrannheten för servomotorn bättre än den för stegmotorn.
2 Olika kontrollprecision
Ju fler faser stegmotorn har, desto högre blir dess noggrannhet. {{0}}kostnaden för fasmotorn är låg, men vibrationen är stor vid låg hastighet, och vridmomentet sjunker snabbt vid hög hastighet. 5-Fasmotorn har små vibrationer och bra höghastighetsprestanda, som är 30~50 procent högre än hastigheten för 2-fasmotorn, och kan till och med ersätta servomotorn vid vissa tillfällen. Servomotorn kommer med en pulsgivare, och ju fler skalor givaren har, desto högre noggrannhet. I allmänhet är servomotorns noggrannhet likvärdig med stegmotorn med en stegvinkel på 0,036 grader, naturligtvis finns det ingen så liten stegvinkel för stegmotorn, stegvinkeln för den allmänna stegmotorn är 1,8, ovanstående är bara en analogi, det kan ses att vid implementering av högprecisionsrörelsekontroll är servomotorns prestanda långt bortom stegmotorn.
3 Olika lågfrekventa egenskaper
Till skillnad från servomotorer använder stegmotorer dämpningsteknik eller indelningsteknik för att övervinna låghastighetsvibrationsfenomenet vid låga hastigheter. Stegmotor vid låg hastighet är fortfarande benägen att vibrationer, och servomotor oavsett vid hög hastighet eller låg hastighet kommer inte att visas vibrationsfenomen.
4. Olika rörelseprestanda
Stegmotorn är öppen kretsstyrning, för hög startfrekvens eller belastning är lätt att orsaka fenomenet förlorat steg, för hög hastighet vid stopp är lätt att orsaka översvängningsfenomen, servomotorn är sluten kretsstyrning, servoföraren kan direkt sampla återkopplingssignalen av motorkodare, intern hastighetsslinga och positionsslinga, kommer i allmänhet inte att verka som ett tappat steg eller översvängningsfenomen.
5 Hastigheten varierar därefter
Det tar hundratals millisekunder för stegmotorer att accelerera från statisk till arbetshastighet, medan servomotorer i allmänhet bara behöver några få millisekunder, vilket kan användas i kontrollsituationer som kräver snabb start och stopp.
Från ovanstående jämförelse är servomotorer bättre än stegmotorer i många aspekter av prestanda. Är det ok att välja servomotorer när vi väljer motormodeller? Nej, priset på servomotorn kommer att vara mycket högre än för stegmotorn, stegmotorn kommer att vara i form av kostnadsprestanda än servomotorn, efter att ha bemästrat egenskaperna hos de två motorerna, enligt olika behov, är det särskilt viktigt att välja rätt typ av motor.
Rörelsekontrollsystem består inte bara av motorer och ställdon, utan viktigare än dessa är kontrollscheman eller algoritmer som koordinerar rörelsen hos flera motorer. Till exempel finns det ett rörelsesystem i vilket filmen lindas runt en skivspelare som drivs av två motorer, så att filmen kan rullas ut från den ena skivan till den andra utan att gå sönder, med en inställd hastighet för filmlindningen. I processen med filmlindning kommer lindningsdiametern för de två skivtallrikarna att ändras konstant. För att säkerställa att filmen inte går sönder och uppfyller den specificerade filmens lindningshastighet, måste hastigheten på de två motorerna justeras konstant, vilket kräver användning av PID-algoritm för att göra sluten slingakontroll, så att det kontrollerade objektet: spänningsåterkopplingsvärdet påverkar motorns hastighet. På detta sätt, beroende på servomotorns snabba respons, reduceras hastigheten när spänningen är för stor och hastigheten accelereras när spänningen är för liten. Under konstant justering når filmens spänning och lindningshastighet kraven.
Förutom PID-algoritmen används rörelseskillnadsalgoritmen även i manipulatorns styrsystem för 6 frihetsgrader eller till och med 7 frihetsgrader för att säkerställa att manipulatorn kör till den specificerade positionen. Kvaliteten på systemet för rörelsestyrning avgör om systemet är säkert och pålitligt och om effektiviteten är hög. Att ha utmärkt förmåga till programdesign kommer att göra oss mer konkurrenskraftiga.