Sterowanie ruchem jest jednym z rdzeni w dziedzinie sterowania przemysłowego, które odgrywa ogromną rolę w druku, pakowaniu, montażu i innych scenariuszach przemysłowych. Sterowanie ruchem wywodzi się ze sterowania silnikiem, zadaniem sterowania silnikiem jest sterowanie pojedynczym momentem obrotowym silnika, prędkością, położeniem i innymi parametrami, tak aby silnik wykonał określone działanie. Sterowanie ruchem opiera się na sterowaniu silnikiem w celu realizacji sterowania wieloma silnikami, system sterowania automatycznie koordynuje wiele silników, aby wykonać określony ruch. Zastosowanie złożonego i precyzyjnego systemu sterowania ruchem znacznie obniża koszty produkcji, a także ogranicza występowanie błędów w obróbce oraz poprawia jakość wyrobów. W dzisiejszych czasach, wraz z szybkim rozwojem technologii automatyzacji produkcji przemysłowej, w branży logistycznej i na dużych liniach montażowych szeroko stosowane są różnorodne systemy sterowania ruchem.
Mechaniczne ramię, które często pojawia się w naszej wizji, jest najbardziej krytycznym ogniwem systemu sterowania ruchem wspomagającym produkcję przemysłową. Obecnie najbardziej zaawansowane ramię mechaniczne na świecie ma 7 przegubów bezprzekładniowych, a każdy silnik napędza przegub. Podczas normalnej pracy manipulatora system sterowania ruchem koordynuje jednocześnie siedem silników, dzięki czemu manipulator może z łatwością uchwycić obiekt w dowolnej pozycji w przestrzeni. Nie tylko to, może wykonywać inne złożone funkcje, może nawet pomagać ludziom w sprzątaniu lub grać na instrumencie.
Kilka lat temu roboty zamiatające eksplodowały w Internecie jako mikrokosmos sterowania ruchem. Gdy robot zamiatający sformułuje trasę ruchu, system sterowania ruchem będzie napędzał silnik w celu wykonania różnych czynności, aby robot zamiatający mógł skutecznie wykonać zadanie. W fabryce ramię robota jest szeroko stosowane na linii montażowej, na linii montażowej do produkcji samochodów ramię robota może z łatwością podnieść dziesiątki kilogramów, a nawet setki kilogramów części, aby zakończyć spawanie i montaż. Jak widać systemy sterowania ruchem znajdują zastosowanie nie tylko w przemyśle, ale spotyka się je również w tych najbardziej nam bliskich.
Aby zrozumieć system sterowania ruchem, ważne jest zrozumienie executorów polecenia ruchu - silników. Większość silników stosowanych w systemie sterowania ruchem to silniki krokowe i serwomotory. Poniższy Xiaobian krótko przedstawi dwa rodzaje silników.
1 silnik krokowy
Silnik krokowy może przekształcić wejściowy sygnał impulsowy w przemieszczenie kątowe. Podczas normalnej pracy silnika krokowego prędkość, pozycja, prędkość i opóźnienie silnika zależą tylko od częstotliwości i liczby sygnałów impulsowych i nie mają na nie wpływu zmiany obciążenia. Kiedy sterownik silnika krokowego odbiera sygnał impulsowy, napędza silnik krokowy, aby obrócić o ustalony kąt w ustawionym kierunku. Nazywa się to „Kąt krokowy” i obraca się krok po kroku, krok po kroku, i stąd nazwa silnika stromego.
2 Silnik serwo
Serwosilnik przetwarza odebrany sygnał elektryczny na wyjście przesunięcia kątowego na wale silnika, a sterownik silnika serwo steruje trójfazową elektrycznością, tworząc pole elektromagnetyczne, a wirnik obraca się pod działaniem pola magnetycznego. Enkoder serwosilnika przekazuje sygnał zwrotny do sterownika, a sterownik dostosowuje kąt obrotu wirnika zgodnie z porównaniem wartości sprzężenia zwrotnego z wartością docelową.
Porównanie dwóch silników
1. Różne metody kontroli
Silnik krokowy przyjmuje sterowanie w pętli otwartej, a silnik serwo przyjmuje sterowanie w pętli zamkniętej. Różnica między tymi dwiema metodami sterowania polega na tym, że sterowanie w pętli zamkniętej porównuje wartość docelową z wartością rzeczywistą i dostosowuje położenie silnika. Natomiast dokładność sterowania serwomotoru jest lepsza niż silnika krokowego.
2 Różna precyzja sterowania
Im więcej faz ma silnik krokowy, tym większa będzie jego dokładność. Koszt silnika w fazie {{0}} jest niski, ale wibracje są duże przy niskiej prędkości, a moment obrotowy szybko spada przy dużej prędkości. Silnik fazowy 5- ma niewielkie wibracje i dobre osiągi przy dużych prędkościach, które są o 30–50 procent wyższe niż prędkość silnika fazowego 2-, aw niektórych przypadkach może nawet zastąpić serwomotor. Serwosilnik jest dostarczany z enkoderem, a im więcej skal ma enkoder, tym wyższa jest dokładność. Ogólnie rzecz biorąc, dokładność serwosilnika jest równoważna z silnikiem krokowym o kącie kroku 0,036 stopnia, oczywiście nie ma tak małego kąta kroku silnika krokowego, kąt kroku ogólnego silnika krokowego wynosi 1,8, powyższe jest tylko analogią, można zauważyć, że przy wdrażaniu precyzyjnego sterowania ruchem wydajność silnika serwo jest daleko poza silnikiem krokowym.
3 Różne charakterystyki niskich częstotliwości
W przeciwieństwie do serwosilników, silniki krokowe wykorzystują technologię tłumienia lub technologię podziału, aby przezwyciężyć zjawisko wibracji przy niskich prędkościach. Silnik krokowy przy niskiej prędkości jest nadal podatny na wibracje, a silnik serwo bez względu na dużą lub niską prędkość nie pojawi się zjawisko wibracji.
4. Różna wydajność ruchu
Silnik krokowy jest sterowany w pętli otwartej, zbyt wysoka częstotliwość początkowa lub obciążenie łatwo spowodować zjawisko utraty kroku, zbyt duża prędkość podczas zatrzymywania łatwo spowodować zjawisko przeregulowania, serwomotor steruje pętlą zamkniętą, sterownik serwo może bezpośrednio próbkować sygnał sprzężenia zwrotnego enkodera silnika, wewnętrznej pętli prędkości i pętli pozycji, na ogół nie pojawi się zjawisko utraty kroku lub przeregulowania.
5 Prędkość zmienia się odpowiednio
Przyspieszenie silników krokowych od prędkości statycznej do prędkości roboczej zajmuje setki milisekund, podczas gdy serwomotory zazwyczaj potrzebują tylko kilku milisekund, co można wykorzystać w sytuacjach sterowania wymagających szybkiego startu i zatrzymania.
Z powyższego porównania serwosilniki są lepsze od silników krokowych w wielu aspektach wydajności. Czy można wybrać serwomotory, gdy wybieramy modele silników? Nie, cena silnika serwo będzie znacznie wyższa niż cena silnika krokowego, silnik krokowy będzie pod względem wydajności kosztowej niż silnik serwo, po opanowaniu charakterystyki dwóch silników, zgodnie z różnymi potrzebami, szczególnie ważne jest, aby wybrać odpowiedni typ silnika.
Systemy sterowania ruchem składają się nie tylko z silników i siłowników, ale ważniejsze są schematy sterowania lub algorytmy, które koordynują ruch wielu silników. Na przykład istnieje system ruchu, w którym folia jest owijana wokół stołu obrotowego napędzanego dwoma silnikami, dzięki czemu folia może być rozwijana z jednego stołu obrotowego na drugi bez pękania, z ustaloną prędkością nawijania folii. W trakcie nawijania folii średnica uzwojenia dwóch gramofonów będzie się stale zmieniać. Aby zapewnić, że folia nie pęknie i nie osiągnie określonej prędkości nawijania folii, prędkość dwóch silników musi być stale regulowana, co wymaga użycia algorytmu PID do sterowania w pętli zamkniętej, tak aby kontrolowany obiekt: Wartość sprzężenia zwrotnego napięcia wpływa na prędkość silnika. W ten sposób, opierając się na szybkiej reakcji serwomotoru, prędkość jest zmniejszana, gdy napięcie jest zbyt duże, a prędkość jest przyspieszana, gdy napięcie jest zbyt małe. Przy ciągłej regulacji napięcie i prędkość nawijania folii spełniają wymagania.
Oprócz algorytmu PID, w systemie sterowania manipulatorem o 6 stopniach swobody, a nawet o 7 stopniach swobody, stosowany jest również algorytm różnicy ruchu, aby zapewnić, że manipulator dobiegnie do określonej pozycji. Jakość schematu systemu sterowania ruchem decyduje o tym, czy system jest bezpieczny i niezawodny oraz czy jego wydajność jest wysoka. Posiadanie doskonałych umiejętności projektowania programów sprawi, że będziemy bardziej konkurencyjni.