Servosistemas eficientes en robots

Na industria da robótica, os servounidades son un tema común.Co cambio acelerado da Industria 4.0, o servoaccionamento do robot tamén se actualizou.O sistema de robot actual non só require que o sistema de accionamento controle máis eixes, senón tamén para conseguir funcións máis intelixentes.

En cada nodo no funcionamento dun robot industrial de varios eixes, debe utilizar forzas de diferentes magnitudes en tres dimensións para completar tarefas como o manexo de conxuntos.Os motoresen robot soncapaz de proporcionar velocidade e par variable en puntos precisos, e o controlador utilízaos para coordinar o movemento ao longo dos diferentes eixes, permitindo un posicionamento preciso.Despois de que o robot complete a tarefa de manipulación, o motor reduce o par mentres devolve o brazo robótico á súa posición inicial.

Composto por procesamento de sinal de control de alto rendemento, feedback indutivo preciso, fontes de alimentación e intelixenteunidades de motor, este servosistema de alta eficienciaproporciona unha resposta sofisticada case instantánea control preciso da velocidade e do par.

Control de bucle de servo en tempo real de alta velocidade: procesamento de sinal de control e retroalimentación indutiva

A base para realizar un control dixital en tempo real de alta velocidade do bucle de servo é inseparable da actualización do proceso de fabricación de microelectrónica.Tomando como exemplo o motor de robot eléctrico trifásico máis común, un inversor trifásico PWM xera formas de onda de tensión pulsada de alta frecuencia e emite estas formas de onda nos devanados trifásicos do motor en fases independentes.Dos tres sinais de potencia, os cambios na carga do motor afectan á realimentación actual que se detecta, se dixitaliza e se envía ao procesador dixital.A continuación, o procesador dixital realiza algoritmos de procesamento de sinal de alta velocidade para determinar a saída.

Aquí non só se require o alto rendemento do procesador dixital, senón que tamén hai estritos requisitos de deseño para a fonte de alimentación.Vexamos primeiro a parte do procesador.A velocidade do núcleo de computación debe seguir o ritmo das actualizacións automatizadas, o que xa non é un problema.Algúns chips de control de operaciónsintegrar conversores A/D, contadores multiplicadores de detección de posición/velocidade, xeradores PWM, etc. necesarios para o control do motor co núcleo do procesador, o que acurta moito o tempo de mostraxe do bucle de control do servo e realízase cun único chip.Adopta control automático de aceleración e desaceleración, control de sincronización de marchas e control de compensación dixital de tres bucles de posición, velocidade e corrente.

Os algoritmos de control como avance de velocidade, avance de aceleración, filtrado de paso baixo e filtrado de sag tamén se implementan nun só chip.Aquí non se repetirá a selección do procesador.Nos artigos anteriores analizáronse diversas aplicacións do robot, xa sexa unha aplicación de baixo custo ou unha aplicación con altos requisitos de programación e algoritmos.Xa hai moitas opcións no mercado.As vantaxes diferentes.

Non só a retroalimentación actual, senón que tamén se envían outros datos detectados ao controlador para rastrexar os cambios na tensión e na temperatura do sistema.A retroalimentación de detección de corrente e tensión de alta resolución sempre foi un desafíocontrol motor.Detección de comentarios de todas as derivacións/sensores Hallsensores /magnéticos ao mesmo tempo é, sen dúbida, o mellor, pero isto é moi esixente no deseño e a potencia de cálculo debe manterse.

Ao mesmo tempo, para evitar a perda de sinal e interferencias, o sinal digitalízase preto do bordo do sensor.A medida que aumenta a frecuencia de mostraxe, hai moitos erros de datos causados ​​pola deriva do sinal.O deseño debe compensar estes cambios mediante a indución e o axuste do algoritmo.Isto permite que o servosistema permaneza estable en varias condicións.

Servoaccionamento fiable e preciso: fonte de alimentación e motor intelixente

Fontes de alimentación con funcións de conmutación de ultra-alta velocidade con control de potencia estable de alta resolución fiable e servo control preciso.Na actualidade, moitos fabricantes teñen integrado módulos de potencia utilizando materiais de alta frecuencia, que son moito máis fáciles de deseñar.

As fontes de alimentación en modo conmutador funcionan nunha topoloxía de fonte de alimentación de lazo pechado baseada en controladores e dous interruptores de alimentación de uso común son os MOSFET de potencia e os IGBT.Os controladores de porta son comúns nos sistemas que empregan fontes de alimentación en modo de conmutación que regulan a tensión e a corrente nas portas destes interruptores controlando o estado ON/OFF.

No deseño de fontes de alimentación en modo conmutador e inversores trifásicos, xorden nun fluxo interminable varios controladores de portas intelixentes de alto rendemento, controladores con FET integrados e controladores con funcións de control integradas.O deseño integrado do FET integrado e a función de mostraxe actual poden reducir moito o uso de compoñentes externos.A configuración lóxica de PWM e habilitar, os transistores superiores e inferiores e a entrada de sinal Hall aumentan moito a flexibilidade do deseño, o que non só simplifica o proceso de desenvolvemento, senón que tamén mellora a eficiencia energética.

Os circuitos integrados de servocontroladores tamén maximizan o nivel de integración e os circuitos integrados de servocontroladores totalmente integrados poden acurtar moito o tempo de desenvolvemento para un excelente rendemento dinámico dos servosistemas.A integración dos circuítos previos ao controlador, detección, protección e ponte de alimentación nun paquete minimiza o consumo de enerxía global e o custo do sistema.Aquí está o diagrama de bloques de servocontrolador IC totalmente integrado de Trinamic (ADI), todas as funcións de control están implementadas en hardware, ADC integrado, interface de sensor de posición, interpolador de posición, totalmente funcional e axeitado para varias aplicacións de servo.

 

IC servocontrolador totalmente integrado, Trinamic (ADI)

resumo

Nun sistema servo de alta eficiencia, o procesamento de sinal de control de alto rendemento, a retroalimentación de indución precisa, a fonte de alimentación e o motor intelixente son indispensables.A cooperación de dispositivos de alto rendemento pode proporcionar ao robot un control preciso de velocidade e torque que responde instantáneamente durante o movemento en tempo real.Ademais dun maior rendemento, a alta integración de cada módulo tamén proporciona un menor custo e unha maior eficiencia de traballo.