سیستم های سرو کارآمد در ربات ها

در صنعت رباتیک، سروو درایوها موضوعی رایج هستند.با تغییر سریع Industry 4.0، سروو درایو ربات نیز ارتقا یافته است.سیستم ربات فعلی نه تنها به سیستم درایو برای کنترل محورهای بیشتری نیاز دارد، بلکه به عملکردهای هوشمندتر نیز نیاز دارد.

در هر گره در عملکرد یک ربات صنعتی چند محوره، باید از نیروهایی با قدرهای مختلف در سه بعدی برای انجام کارهایی مانند ست هندلینگ استفاده کند.موتورهادر ربات هستندقادر به ارائه سرعت و گشتاور متغیر در نقاط دقیق است و کنترلر از آنها برای هماهنگ کردن حرکت در محورهای مختلف استفاده می کند و موقعیت دقیق را امکان پذیر می کند.پس از اینکه ربات کار هندلینگ را کامل کرد، موتور گشتاور را کاهش می دهد و بازوی رباتیک را به موقعیت اولیه خود باز می گرداند.

متشکل از پردازش سیگنال کنترل با عملکرد بالا، بازخورد القایی دقیق، منابع تغذیه و هوشمنددرایوهای موتور، این سیستم سروو با راندمان بالاکنترل دقیق سرعت و گشتاور، پاسخ تقریباً لحظه ای پیچیده را ارائه می دهد.

کنترل حلقه سروو با سرعت بالا - کنترل پردازش سیگنال و بازخورد القایی

اساس تحقق کنترل دیجیتال پرسرعت بلادرنگ حلقه سروو از ارتقاء فرآیند تولید میکروالکترونیک جدایی ناپذیر است.با در نظر گرفتن رایج ترین موتور ربات برقی سه فاز به عنوان مثال، یک اینورتر سه فاز PWM شکل موج های ولتاژ پالسی با فرکانس بالا تولید می کند و این شکل موج ها را به سیم پیچ های سه فاز موتور در فازهای مستقل ارسال می کند.از بین سه سیگنال قدرت، تغییرات در بار موتور بر فیدبک فعلی که حس می‌شود، دیجیتالی می‌شود و به پردازنده دیجیتال ارسال می‌شود، تأثیر می‌گذارد.سپس پردازنده دیجیتال الگوریتم های پردازش سیگنال با سرعت بالا را برای تعیین خروجی انجام می دهد.

نه تنها عملکرد بالای پردازنده دیجیتال در اینجا مورد نیاز است، بلکه الزامات طراحی دقیقی برای منبع تغذیه نیز وجود دارد.بیایید ابتدا به قسمت پردازنده نگاه کنیم.سرعت محاسبات اصلی باید با سرعت ارتقاء خودکار مطابقت داشته باشد، که دیگر مشکلی نیست.برخی از تراشه های کنترل عملیاتمبدل‌های A/D، شمارنده‌های ضرب‌کننده تشخیص موقعیت/سرعت، ژنراتورهای PWM و غیره لازم برای کنترل موتور با هسته پردازشگر، که زمان نمونه‌برداری از حلقه کنترل سروو را بسیار کوتاه می‌کند و با یک تراشه واحد محقق می‌شود.کنترل شتاب و کاهش سرعت خودکار، کنترل همگام سازی دنده، و کنترل جبران دیجیتال سه حلقه موقعیت، سرعت و جریان را اتخاذ می کند.

الگوریتم‌های کنترلی مانند پیش‌خور سرعت، پیش‌خور شتاب، فیلتر پایین‌گذر و فیلتر افت نیز بر روی یک تراشه پیاده‌سازی می‌شوند.انتخاب پردازنده در اینجا تکرار نخواهد شد.در مقالات قبلی، اپلیکیشن های مختلف ربات چه یک اپلیکیشن کم هزینه و چه اپلیکیشنی با نیازهای بالا برای برنامه نویسی و الگوریتم مورد بررسی قرار گرفته است.در حال حاضر انتخاب های زیادی در بازار وجود دارد.مزایا متفاوت است

نه تنها بازخورد فعلی، بلکه سایر داده های حس شده نیز برای ردیابی تغییرات ولتاژ و دمای سیستم به کنترل کننده ارسال می شود.بازخورد سنجش جریان و ولتاژ با وضوح بالا همیشه یک چالش بوده استکنترل موتور.تشخیص بازخورد از تمام سنسورهای شانت/هالحسگرهای مغناطیسی / در عین حال بدون شک بهترین هستند، اما این برای طراحی بسیار سخت است، و قدرت محاسباتی باید حفظ شود.

در عین حال، برای جلوگیری از از دست دادن سیگنال و تداخل، سیگنال در نزدیکی لبه سنسور دیجیتالی می شود.با افزایش نرخ نمونه‌برداری، خطاهای داده‌های زیادی ناشی از رانش سیگنال وجود دارد.طراحی باید این تغییرات را از طریق القاء و تنظیم الگوریتم جبران کند.این به سیستم سروو اجازه می دهد تا تحت شرایط مختلف پایدار بماند.

سروو درایو قابل اعتماد و دقیق - منبع تغذیه و درایو موتور هوشمند

منبع تغذیه با عملکردهای سوئیچینگ با سرعت فوق العاده بالا با قدرت کنترل پایدار با وضوح بالا، قابل اعتماد و کنترل سروو دقیق.در حال حاضر، بسیاری از تولید کنندگان ماژول های قدرت را با استفاده از مواد با فرکانس بالا یکپارچه کرده اند که طراحی آنها بسیار ساده تر است.

منابع تغذیه حالت سوئیچ در یک توپولوژی منبع تغذیه حلقه بسته مبتنی بر کنترلر کار می کنند و دو سوئیچ برق که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند ماسفت های برق و IGBT هستند.درایورهای گیت در سیستم هایی رایج هستند که از منابع تغذیه حالت سوئیچ استفاده می کنند که ولتاژ و جریان در گیت های این سوئیچ ها را با کنترل وضعیت ON/OFF تنظیم می کنند.

در طراحی منابع تغذیه حالت سوئیچ و اینورترهای سه فاز، درایورهای مختلف دروازه هوشمند با کارایی بالا، درایورهایی با FET داخلی و درایورهایی با عملکردهای کنترل یکپارچه در یک جریان بی پایان ظاهر می شوند.طراحی یکپارچه FET داخلی و عملکرد نمونه گیری جریان می تواند استفاده از اجزای خارجی را تا حد زیادی کاهش دهد.پیکربندی منطقی PWM و فعال کردن، ترانزیستورهای بالا و پایین و ورودی سیگنال هال، انعطاف‌پذیری طراحی را تا حد زیادی افزایش می‌دهد، که نه تنها فرآیند توسعه را ساده می‌کند، بلکه بازده انرژی را نیز بهبود می‌بخشد.

آی سی های درایور سروو همچنین سطح یکپارچگی را به حداکثر می رساند و آی سی های درایور سروو کاملاً یکپارچه می توانند زمان توسعه را برای عملکرد دینامیکی عالی سیستم های سروو بسیار کوتاه کنند.ادغام مدارهای پیش درایور، حسگر، حفاظت و پل برق در یک بسته، مصرف کلی برق و هزینه سیستم را به حداقل می رساند.در اینجا نمودار بلوک IC درایور سروو Trinamic (ADI) فهرست شده است، تمام عملکردهای کنترلی در سخت افزار، ADC یکپارچه، رابط سنسور موقعیت، درون یابی موقعیت، کاملاً کاربردی و مناسب برای کاربردهای مختلف سروو پیاده سازی شده است.

 

آی سی درایور سروو کاملا یکپارچه، Trinamic (ADI)

خلاصه

در یک سیستم سروو با راندمان بالا، پردازش سیگنال کنترل با عملکرد بالا، بازخورد القایی دقیق، منبع تغذیه و درایو موتور هوشمند ضروری هستند.همکاری دستگاه‌های با کارایی بالا می‌تواند کنترل دقیق سرعت و گشتاور را در اختیار ربات قرار دهد که در حین حرکت در زمان واقعی پاسخ آنی می‌دهد.علاوه بر عملکرد بالاتر، ادغام بالای هر ماژول همچنین هزینه کمتر و راندمان کاری بالاتر را فراهم می کند.