Управление движением является одним из основных направлений промышленного управления, которое играет огромную роль в печати, упаковке, сборке и других промышленных сценариях. Управление движением произошло от управления двигателем, задача управления двигателем состоит в том, чтобы управлять крутящим моментом, скоростью, положением и другими параметрами одного двигателя, чтобы двигатель выполнял указанное действие. Управление движением основано на управлении двигателем для управления несколькими двигателями, система управления движением автоматически координирует несколько двигателей для выполнения заданного движения. Применение сложной и точной системы управления движением не только значительно снижает себестоимость продукции, но также снижает количество ошибок при обработке и повышает качество продукции. В настоящее время, с быстрым развитием технологий автоматизации промышленного производства, различные системы управления движением широко используются в логистической отрасли и на крупных сборочных линиях.
Рука робота, которая часто появляется в нашем видении, является наиболее важным звеном системы управления движением, помогающим промышленному производству. В настоящее время самый совершенный манипулятор в мире имеет 7 безредукторных шарниров, каждый двигатель приводит в движение сустав. Когда манипулятор работает в обычном режиме, система управления движением координирует семь двигателей одновременно, так что манипулятор может легко захватывать объекты в любом месте в пространстве. Мало того, он может выполнять и другие сложные функции, он даже может помогать людям убираться или играть на музыкальном инструменте.
Несколько лет назад подметальные роботы взорвали Интернет как воплощение управления движением. Система управления движением заставит двигатель выполнять различные действия, чтобы робот мог эффективно выполнять задачу. На заводе манипулятор широко используется на сборочной линии, на сборочной линии по производству автомобилей, манипулятор может легко поднимать десятки или даже сотни килограммов деталей для завершения сварки и сборки. Мы видим, что системы управления движением используются не только в промышленности, но и в нашей жизни.
Для того, чтобы понять систему управления движением, необходимо сосредоточиться на исполнителях команды движения — двигателе. Большинство двигателей, используемых в системе управления движением, представляют собой шаговые двигатели и серводвигатели. Следующий Xiaobian кратко представит два типа двигателей.
1 шаговый двигатель
Шаговый двигатель может преобразовывать входной импульсный сигнал в угловое смещение, при нормальной работе шагового двигателя скорость двигателя, положение, положительная или отрицательная скорость зависят только от частоты и количества импульсных сигналов и не зависят от изменения нагрузки. . Когда драйвер шагового двигателя получает импульсный сигнал, он заставляет шаговый двигатель вращаться под фиксированным углом в заданном направлении. Он называется «шаговый угол», и его вращение происходит шаг за шагом, шаг за шагом, отсюда и название пасынкового двигателя.
2 серводвигателя
Серводвигатель преобразует полученный электрический сигнал в выходное угловое смещение на валу двигателя. Драйвер серводвигателя управляет трехфазным электричеством для формирования электромагнитного поля, а ротор вращается под действием магнитного поля. Энкодер серводвигателя возвращает сигнал драйверу, и драйвер регулирует угол поворота ротора в соответствии со сравнением между значением обратной связи и целевым значением.
Сравнение двух типов двигателей
1. Различные методы управления
Шаговый двигатель использует управление без обратной связи, серводвигатель использует управление с обратной связью, разница между двумя методами управления заключается в том, что управление с обратной связью сравнивает целевое значение и фактическое значение, регулирует положение двигателя по сравнению с точностью управления. серводвигатель лучше шагового.
2. Различная точность управления
Чем больше фаз у шагового двигателя, тем выше будет его точность. {{0}}фазный двигатель имеет низкую стоимость, но вибрация велика на низкой скорости, а крутящий момент быстро падает на высокой скорости. 5-Фазовый двигатель имеет небольшую вибрацию и хорошие высокоскоростные характеристики, которые на 30~50 процентов выше, чем скорость 2-фазового двигателя, и в некоторых случаях даже может заменить серводвигатель. Серводвигатель имеет собственный энкодер, чем больше шкала энкодера, тем выше точность. В общем, точность серводвигателя эквивалентна углу шага шагового двигателя 0,036 градуса, конечно, нет такого маленького угла шага шагового двигателя, угол шага общего шагового двигателя составляет 1,8, выше это всего лишь метафора, поэтому при реализации высокоточного управления движением производительность серводвигателя намного превосходит шаговый двигатель.
3. Разные низкочастотные характеристики
В отличие от серводвигателей, шаговые двигатели используют технологию демпфирования или технологию разделения для преодоления явления низкоскоростной вибрации на низкой скорости. Шаговый двигатель на низкой скорости по-прежнему подвержен вибрации, а серводвигатель, независимо от того, работает ли он на высокой или низкой скорости, не будет вибрировать.
4. Различные спортивные результаты
Шаговый двигатель для управления без обратной связи, пусковая частота слишком высока или нагрузка слишком велика, легко вызвать явление потери шага, слишком высокая скорость останова, легко перерегулирование, серводвигатель для управления с обратной связью, сервопривод может напрямую измерять обратную связь сигнал внутреннего контура скорости и контура положения, сформированного энкодером двигателя, как правило, не вызывает потери шага или явления перерегулирования.
5. Соответственно изменяется скорость
Шаговому двигателю требуются сотни миллисекунд, чтобы разогнаться от статической до рабочей скорости, в то время как серводвигателю обычно требуется всего несколько миллисекунд, которые можно использовать в случаях управления, требующих быстрого запуска и остановки.
Исходя из приведенного выше сравнения, серводвигатель лучше шагового двигателя во многих аспектах производительности, то есть мы не выбираем модель двигателя, когда все серводвигатели на линии? Не так, цена серводвигателя будет намного выше, чем у шагового двигателя, шаговый двигатель превзойдет серводвигатель с точки зрения затрат и производительности, после освоения характеристик двух двигателей в соответствии с различными потребностями особенно важно выбрать правильный тип двигателя.
Системы управления движением состоят не только из двигателей и приводов, но более важным, чем они, является управление, схемы управления или алгоритмы, которые координируют движение нескольких двигателей. Например, существует система движения, в которой поворотный стол, приводимый в движение двумя двигателями, заполняется пленкой, так что пленку можно перематывать с одного поворотного стола на другой с заданной скоростью без разрыва. В процессе намотки пленки диаметр намотки двух поворотных столов будет постоянно меняться. Чтобы пленка не рвалась и соответствовала заданной скорости намотки пленки, необходимо постоянно регулировать скорость двух двигателей. В этом случае ПИД-алгоритм необходим для управления с обратной связью, чтобы значение обратной связи управляемого объекта: напряжение влияло на скорость двигателя. Таким образом, в зависимости от быстродействия серводвигателя скорость снижается, когда натяжение слишком велико, и скорость увеличивается, когда натяжение слишком мало. При постоянной регулировке натяжение и скорость намотки пленки соответствуют требованиям.
В дополнение к ПИД-алгоритму в системе управления манипулятором с 6 или даже 7 степенями свободы также используется алгоритм дополнения разности движений, обеспечивающий перемещение манипулятора в заданное положение. Качество схемы системы управления движением определяет, является ли система безопасной и надежной, а также высокой ли эффективностью. Отличные способности к разработке программ сделают нас более конкурентоспособными.