Krmiljenje gibanja je eno od jeder na področju industrijskega nadzora, ki ima veliko vlogo pri tiskanju, pakiranju, sestavljanju in drugih industrijskih scenarijih. Krmiljenje gibanja izvira iz krmiljenja motorja, naloga krmiljenja motorja je nadzor posameznega navora motorja, hitrosti, položaja in drugih parametrov, tako da motor dokonča določeno dejanje. Nadzor gibanja temelji na krmiljenju motorja za realizacijo nadzora več motorjev, krmilni sistem samodejno koordinira več motorjev za dokončanje določenega gibanja. Uporaba zapletenega in natančnega sistema za nadzor gibanja močno zmanjša proizvodne stroške in tudi zmanjša pojav napačnega delovanja pri obdelavi ter izboljša kakovost izdelkov. Dandanes se s hitrim razvojem tehnologije avtomatizacije industrijske proizvodnje v logistični industriji in velikih montažnih linijah široko uporabljajo različni sistemi za nadzor gibanja.
Mehanska roka, ki se pogosto pojavlja v naši viziji, je najbolj kritičen člen sistema za nadzor gibanja, ki pomaga industrijski proizvodnji. Trenutno ima najnaprednejša mehanska roka na svetu 7 zglobov brez zobnikov, vsak motor pa poganja zglob. Ko je manipulator v normalnem delovanju, sistem za nadzor gibanja koordinira sedem motorjev hkrati, tako da lahko manipulator zlahka prime predmet na katerem koli mestu v prostoru. Ne samo to, opravlja lahko tudi druge zapletene funkcije, ljudem lahko celo pomaga pri čiščenju ali igranju instrumenta.
Pred nekaj leti so roboti za pometanje eksplodirali na internetu kot mikrokozmos nadzora gibanja. Ko robot za pometanje oblikuje pot gibanja, bo sistem za nadzor gibanja poganjal motor za izvajanje različnih dejanj, tako da lahko robot za pometanje učinkovito opravi nalogo. V tovarni se robotska roka pogosto uporablja na tekočem traku, na tekočem traku za proizvodnjo avtomobilov lahko robotska roka zlahka dvigne desetine ali celo stotine kilogramov delov za dokončanje varjenja in montaže. Kot lahko vidimo, se sistemi za krmiljenje gibanja ne uporabljajo samo v industriji, ampak jih najdemo tudi v najbližjih naših življenjih.
Za razumevanje sistema krmiljenja gibanja je pomembno razumeti izvajalce ukaza gibanja – motorje. Večina motorjev, ki se uporabljajo v sistemu za nadzor gibanja, so koračni motorji in servo motorji. Naslednji Xiaobian bo na kratko predstavil dve vrsti motorjev.
1-stopenjski motor
Koračni motor lahko pretvori vhodni impulzni signal v kotni premik. Pri normalnem delovanju koračnega motorja so hitrost, položaj, hitrost in pojemek motorja odvisni samo od frekvence in števila impulznih signalov in nanje ne vpliva sprememba obremenitve. Ko gonilnik koračnega motorja prejme impulzni signal, požene koračni motor, da se vrti za določen kot v nastavljeni smeri. Imenuje se "stopenjski kot" in se vrti korak za korakom, korak za korakom, in od tod je motor za namakanje dobil ime.
2 Servo motor
Servo motor pretvori prejeti električni signal v izhod kotnega premika na gredi motorja, gonilnik servo motorja pa krmili trifazno električno energijo, da tvori elektromagnetno polje, rotor pa se vrti pod delovanjem magnetnega polja. Kodirnik servo motorja vrne signal gonilniku, gonilnik pa prilagodi kot vrtenja rotorja glede na primerjavo med povratno vrednostjo in ciljno vrednostjo.
Primerjava dveh motorjev
1. Različne metode nadzora
Koračni motor ima krmiljenje z odprto zanko, servo motor pa krmiljenje z zaprto zanko. Razlika med obema načinoma krmiljenja je v tem, da krmiljenje z zaprto zanko primerja ciljno vrednost z dejansko vrednostjo in prilagodi položaj motorja. Nasprotno pa je natančnost krmiljenja servo motorja boljša kot pri koračnem motorju.
2 Različna natančnost krmiljenja
Več faz kot ima koračni motor, večja bo njegova natančnost. Stroški {{0}}faznega motorja so nizki, vendar so vibracije velike pri nizki hitrosti, navor pa hitro pade pri visoki hitrosti. 5-fazni motor ima majhne vibracije in dobro delovanje pri visokih hitrostih, kar je 30–50 odstotkov višje od hitrosti 2-faznega motorja, in lahko v nekaterih primerih celo nadomesti servo motor. Servo motor je opremljen z dajalnikom in več lestvic kot ima dajalnik, večja je natančnost. Na splošno je natančnost servo motorja enakovredna koračnemu motorju s kotom koraka 0,036 stopinje, seveda ni tako majhnega kota koraka koračnega motorja, kot koraka splošnega koračnega motorja je 1,8, zgoraj je le analogija, lahko vidimo, da pri izvajanju visoko natančnega nadzora gibanja zmogljivost servo motorja daleč presega koračni motor.
3 Različne nizkofrekvenčne značilnosti
Za razliko od servo motorjev koračni motorji uporabljajo tehnologijo dušenja ali tehnologijo delitve za premagovanje pojava vibracij pri nizkih hitrostih. Koračni motor pri nizki hitrosti je še vedno nagnjen k tresljajem, servo motor pa ne bo imel pojava tresljajev, ne glede na visoko ali nizko hitrost.
4. Različna zmogljivost gibanja
Koračni motor je krmiljen z odprto zanko, previsoka začetna frekvenca ali obremenitev zlahka povzroči pojav izgubljenega koraka, previsoka hitrost pri ustavljanju lahko povzroči pojav prekoračitve, servo motor je krmiljen z zaprto zanko, servo gonilnik lahko neposredno vzorči povratni signal motornega kodirnika, notranje zanke hitrosti in zanke položaja, na splošno ne bo videti izgubljenega koraka ali pojava prekoračitve.
5 Hitrost se temu primerno spreminja
Koračni motorji potrebujejo stotine milisekund, da pospešijo od statične do delovne hitrosti, medtem ko servo motorji na splošno potrebujejo le nekaj milisekund, kar je mogoče uporabiti v kontrolnih situacijah, ki zahtevajo hiter zagon in zaustavitev.
Iz zgornje primerjave je razvidno, da so servo motorji v številnih vidikih delovanja boljši od koračnih motorjev. Ali je v redu izbrati servo motorje, ko izbiramo modele motorjev? Ne, cena servo motorja bo veliko višja od cene koračnega motorja, koračni motor bo v smislu stroškovne učinkovitosti kot servo motor, po obvladovanju značilnosti obeh motorjev, glede na različne potrebe, je še posebej pomembno izbrati pravi tip motorja.
Sistemi za krmiljenje gibanja niso sestavljeni le iz motorjev in aktuatorjev, ampak so pomembnejši od njih krmilne sheme ali algoritmi, ki usklajujejo gibanje več motorjev. Na primer, obstaja sistem gibanja, pri katerem se film ovije okoli vrtljive plošče, ki jo poganjata dva motorja, tako da se lahko folija odvija z enega vrtljivega krožnika na drugega, ne da bi se zlomil, pri nastavljeni hitrosti navijanja filma. V procesu navijanja filma se bo premer navitja obeh gramofonov nenehno spreminjal. Da bi zagotovili, da se folija ne zlomi in doseže določeno hitrost navijanja folije, je treba hitrost obeh motorjev nenehno prilagajati, kar zahteva uporabo algoritma PID za krmiljenje z zaprto zanko, tako da nadzorovani objekt: povratna vrednost napetosti vpliva na hitrost motorja. Na ta način se glede na hitro odzivnost servo motorja hitrost zmanjša, ko je napetost prevelika, hitrost pa se pospeši, ko je napetost premajhna. Pod nenehnim prilagajanjem napetost in hitrost navijanja folije dosežeta zahteve.
Poleg algoritma PID se v krmilnem sistemu manipulatorja s 6 ali celo 7 prostostnimi stopnjami uporablja tudi algoritem razlike gibanja, da se zagotovi, da manipulator teče v določen položaj. Kakovost sheme sistema za nadzor gibanja določa, ali je sistem varen in zanesljiv ter ali je učinkovitost visoka. Z odlično sposobnostjo načrtovanja programov bomo bolj konkurenčni.