Уводзіны:У індустрыі робатаў сервапрывад - звычайная тэма.З паскораным змяненнем Industry 4.0 быў мадэрнізаваны і сервопривод робата.Цяперашняя сістэма робатаў патрабуе не толькі кіравання большай колькасцю восяў, але і для дасягнення больш разумных функцый.
У індустрыі робататэхнікі сервапрывады - звычайная тэма.З паскораным змяненнем Industry 4.0 быў мадэрнізаваны і сервопривод робата.Цяперашняя сістэма робатаў патрабуе не толькі кіравання большай колькасцю восяў, але і для дасягнення больш разумных функцый.
У кожным вузле працуе шматвосевы прамысловы робат, ён павінен выкарыстоўваць сілы рознай велічыні ў трох вымярэннях для выканання такіх задач, як апрацоўка набораў.Рухавікіу робатаможа забяспечваць зменную хуткасць і крутоўны момант у дакладных кропках, і кантролер выкарыстоўвае іх для каардынацыі руху ўздоўж розных восяў, забяспечваючы дакладнае пазіцыянаванне.Пасля таго, як робат выканае заданне па апрацоўцы, рухавік памяншае крутоўны момант, адначасова вяртаючы руку робата ў зыходнае становішча.
Складаецца з высокапрадукцыйнай апрацоўкі сігналаў кіравання, дакладнай індуктыўнай зваротнай сувязі, крыніц харчавання і інтэлектуальныхматорныя прывады, гэтая высокаэфектыўная сервосистемазабяспечвае складаную амаль імгненную рэакцыю, дакладны кантроль хуткасці і крутоўнага моманту.
Высакахуткаснае кіраванне контурам сервопривода ў рэжыме рэальнага часу—апрацоўка сігналаў кіравання і індуктыўная зваротная сувязь
Аснова для рэалізацыі высакахуткаснага лічбавага кіравання ў рэжыме рэальнага часу контурам сервопривода неаддзельная ад мадэрнізацыі вытворчага працэсу мікраэлектронікі.На прыкладзе найбольш распаўсюджанага трохфазнага рухавіка-робата з электрычным прывадам, трохфазны інвертар ШІМ генеруе высокачашчынныя імпульсныя сігналы напружання і выдае гэтыя сігналы ў трохфазныя абмоткі рухавіка ў незалежных фазах.З трох сігналаў магутнасці змены ў нагрузцы рухавіка ўплываюць на зваротную сувязь па току, якая выяўляецца, алічбоўваецца і адпраўляецца ў лічбавы працэсар.Затым лічбавы працэсар выконвае высакахуткасныя алгарытмы апрацоўкі сігналу для вызначэння выхаду.
Тут патрабуецца не толькі высокая прадукцыйнасць лічбавага працэсара, але і строгія канструктыўныя патрабаванні да блока харчавання.Давайце спачатку паглядзім на працэсарную частку.Хуткасць асноўных вылічэнняў павінна ісці ў нагу з тэмпамі аўтаматызаваных абнаўленняў, што больш не з'яўляецца праблемай.Некаторыя мікрасхемы кантролю працыінтэграваць аналагава-цыфравыя пераўтваральнікі, лічыльнікі множнікаў вызначэння пазіцыі/хуткасці, генератары ШІМ і г.д., неабходныя для кіравання рухавіком, з ядром працэсара, што значна скарачае час выбаркі контуру кіравання сервоприводом і рэалізуецца з дапамогай аднаго чыпа.Ён прымае аўтаматычнае кіраванне паскарэннем і запаволеннем, кіраванне сінхранізацыяй перадач і лічбавае кіраванне кампенсацыяй трох контураў становішча, хуткасці і току.
Такія алгарытмы кіравання, як апераджальная падача па хуткасці, паскарэнне, фільтрацыя нізкіх частот і фільтрацыя правісання, таксама рэалізаваны на адным чыпе.Выбар працэсара тут паўтарацца не будзе.У папярэдніх артыкулах былі прааналізаваны розныя прыкладанні для робатаў, няхай гэта будзе недарагі дадатак або дадатак з высокімі патрабаваннямі да праграмавання і алгарытмаў.На рынку ўжо ёсць шмат варыянтаў.Перавагі розныя.
Не толькі зваротная сувязь па току, але і іншыя знятыя даныя таксама адпраўляюцца ў кантролер для адсочвання змяненняў напружання і тэмпературы сістэмы.Зваротная сувязь па току і напрузе з высокай раздзяляльнасцю заўсёды была складанай задачайкіраванне рухавіком.Выяўленне зваротнай сувязі ад усіх шунтаў/датчыкаў Хола/магнітныя датчыкі ў той жа час, несумненна, лепшыя, але гэта вельмі патрабавальна да канструкцыі, і вылічальная магутнасць павінна не адставаць.
У той жа час, каб пазбегнуць страты сігналу і перашкод, сігнал алічбоўваецца каля краю датчыка.Па меры павелічэння частаты дыскрэтызацыі ўзнікае шмат памылак дадзеных, выкліканых дрэйфам сігналу.Канструкцыя павінна кампенсаваць гэтыя змены шляхам індукцыі і карэкціроўкі алгарытму.Гэта дазваляе сервасістэме заставацца стабільнай у розных умовах.
Надзейны і дакладны сервапрывад—блок харчавання і інтэлектуальны рухавік
Крыніцы сілкавання са звышхуткаснымі функцыямі пераключэння са стабільным высокім дазволам кіравання магутнасцю, надзейным і дакладным сервоуправлением.У цяперашні час многія вытворцы маюць інтэграваныя сілавыя модулі з выкарыстаннем высокачашчынных матэрыялаў, якія значна прасцей у канструкцыі.
Імпульсныя крыніцы сілкавання працуюць у тапалогіі замкнёнага контуру сілкавання на аснове кантролера, і два часта выкарыстоўваюцца выключальніка сілкавання - гэта сілавыя MOSFET і IGBT.Драйверы засаўкі часта сустракаюцца ў сістэмах, якія выкарыстоўваюць пераключальныя крыніцы сілкавання, якія рэгулююць напружанне і ток на засаўках гэтых выключальнікаў шляхам кіравання станам ВКЛ/ВЫКЛ.
Пры распрацоўцы імпульсных крыніц сілкавання і трохфазных інвертараў бясконцым патокам з'яўляюцца розныя высокапрадукцыйныя драйверы інтэлектуальных затвораў, драйверы з убудаванымі палявымі транзісторамі і драйверы з убудаванымі функцыямі кіравання.Інтэграваная канструкцыя ўбудаванага FET і функцыі выбаркі току можа значна паменшыць выкарыстанне знешніх кампанентаў.Лагічная канфігурацыя ШІМ і ўключэння, верхніх і ніжніх транзістараў, а таксама ўваход сігналу Хола значна павялічвае гібкасць канструкцыі, што не толькі спрашчае працэс распрацоўкі, але і паляпшае энергаэфектыўнасць.
Мікросхемы драйвераў сервоприводов таксама павялічваюць узровень інтэграцыі, а цалкам інтэграваныя мікрасхемы драйвераў сервоприводов могуць значна скараціць час распрацоўкі для атрымання выдатных дынамічных характарыстык сервосистем.Інтэграцыя папярэдняга драйвера, датчыкаў, ахоўных ланцугоў і сілавога моста ў адзін пакет мінімізуе агульнае энергаспажыванне і кошт сістэмы.Тут пералічана блок-схема мікрасхемы цалкам інтэграванага драйвера сервапрывада Trinamic (ADI), усе функцыі кіравання рэалізаваны апаратна, убудаваны АЦП, інтэрфейс датчыка становішча, інтэрпалятар становішча, цалкам функцыянальны і прыдатны для розных прылажэнняў сервапрывада.
Цалкам інтэграваны драйвер сервопривода IC, Trinamic (ADI)
рэзюмэ
У высокаэфектыўнай сервасістэме незаменныя высокапрадукцыйная апрацоўка сігналаў кіравання, дакладная індукцыйная зваротная сувязь, крыніца харчавання і інтэлектуальны рухавік.Супрацоўніцтва высокапрадукцыйных прылад можа забяспечыць робату дакладны кантроль хуткасці і крутоўнага моманту, які імгненна рэагуе падчас руху ў рэжыме рэальнага часу.У дадатак да больш высокай прадукцыйнасці, высокая інтэграцыя кожнага модуля таксама забяспечвае больш нізкі кошт і больш высокую эфектыўнасць працы.
Час публікацыі: 22 кастрычніка 2022 г