کنترل حرکت یکی از هسته های اصلی در زمینه کنترل صنعتی است که نقش بسیار زیادی در چاپ، بسته بندی، مونتاژ و سایر سناریوهای صنعتی ایفا می کند. کنترل حرکت از کنترل موتور سرچشمه می گیرد، وظیفه کنترل موتور کنترل گشتاور تک موتور، سرعت، موقعیت و پارامترهای دیگر است، به طوری که موتور عمل مشخص شده را کامل کند. کنترل حرکت بر اساس کنترل موتور برای دستیابی به کنترل چندین موتور است، سیستم کنترل حرکت به طور خودکار چندین موتور را برای تکمیل حرکت مشخص شده هماهنگ می کند. استفاده از سیستم کنترل حرکت پیچیده و دقیق نه تنها هزینه تولید را به شدت کاهش می دهد، بلکه از بروز سوء عملکرد در پردازش و بهبود کیفیت محصولات نیز می کاهد. امروزه با توسعه سریع فناوری اتوماسیون تولید صنعتی، انواع سیستم های کنترل حرکت به طور گسترده در صنعت لجستیک و خطوط مونتاژ بزرگ استفاده می شود.
بازوی رباتی که اغلب در دید ما ظاهر می شود، حیاتی ترین پیوند سیستم کنترل حرکت برای کمک به تولید صنعتی است. در حال حاضر، پیشرفته ترین بازوی ربات در جهان دارای 7 مفصل بدون دنده است که هر موتور یک حرکت مفصل را به حرکت در می آورد. هنگامی که مانیپولاتور در حالت عادی کار می کند، سیستم کنترل حرکت هفت موتور را به طور همزمان هماهنگ می کند، به طوری که دستکاری کننده می تواند به راحتی اجسام را در هر موقعیتی در فضا بگیرد. نه تنها این، بلکه می تواند عملکردهای پیچیده دیگری را نیز انجام دهد، حتی می تواند به افراد کمک کند تا یک ساز را تمیز کنند یا ساز بزنند.
چند سال پیش، روبات های جارو در اینترنت به عنوان نمونه ای از کنترل حرکت منفجر شدند. سیستم کنترل حرکت موتور را به انجام اقدامات مختلف هدایت می کند تا ربات بتواند کار را به طور موثر انجام دهد. در کارخانه، بازوی ربات به طور گسترده در خط مونتاژ استفاده می شود، در خط مونتاژ تولید خودرو، بازوی ربات می تواند به راحتی ده ها کیلوگرم یا حتی صدها کیلوگرم قطعات را برای تکمیل جوشکاری و مونتاژ بلند کند. می بینیم که سیستم های کنترل حرکت نه تنها در صنعت، بلکه در زندگی ما نیز استفاده می شود.
برای درک سیستم کنترل حرکت، لازم است بر روی مجریان فرمان حرکت - موتور تمرکز کنید. اکثر موتورهای مورد استفاده در سیستم کنترل حرکت، موتورهای پله ای و سروو موتور هستند. شیائوبیان زیر به طور خلاصه به معرفی دو نوع موتور می پردازد.
موتور 1 پله
موتور پله ای می تواند سیگنال پالس ورودی را به جابجایی زاویه ای تبدیل کند، در عملکرد عادی موتور پله، سرعت موتور، موقعیت، سرعت مثبت یا منفی فقط به فرکانس و تعداد سیگنال های پالس بستگی دارد و تحت تأثیر تغییر بار قرار نمی گیرد. . هنگامی که راننده استپر موتور سیگنال پالس را دریافت می کند، استپر موتور را به سمت چرخش در یک زاویه ثابت در جهت تنظیم شده هدایت می کند. به آن "Step Angle" می گویند و چرخش آن گام به گام و یک مرحله در یک زمان انجام می شود و از اینجاست که موتور پسرخوانده نام خود را گرفته است.
2 سروو موتور
سروو موتور سیگنال الکتریکی دریافتی را به خروجی جابجایی زاویه ای روی شفت موتور تبدیل می کند. درایور موتور سروو، الکتریسیته سه فاز را برای تشکیل میدان الکترومغناطیسی کنترل می کند و روتور تحت اثر میدان مغناطیسی می چرخد. رمزگذار سروو موتور سیگنال را به درایور برمی گرداند و راننده زاویه چرخش روتور را با توجه به مقایسه بین مقدار بازخورد و مقدار هدف تنظیم می کند.
مقایسه دو نوع موتور
1. روش های مختلف کنترل
موتور پله ای کنترل حلقه باز را اتخاذ می کند، موتور سروو کنترل حلقه بسته را اتخاذ می کند، تفاوت بین دو روش کنترل این است که کنترل حلقه بسته مقدار هدف و مقدار واقعی را مقایسه می کند، موقعیت موتور را در مقایسه با دقت کنترل تنظیم می کند. سروو موتور بهتر از موتور پله ای است.
2. دقت کنترل های مختلف
هرچه استپر موتور فازهای بیشتری داشته باشد، دقت آن بیشتر خواهد بود. {{0}}موتور فاز هزینه کمی دارد، اما در سرعت کم لرزش زیاد است و در سرعت بالا گشتاور به سرعت کاهش می یابد. 5-موتور فاز دارای لرزش اندک و عملکرد با سرعت بالا است که 30 تا 50 درصد بیشتر از سرعت 2-موتور فاز است و حتی در برخی مواقع می تواند موتور سروو را جایگزین کند. سروو موتور رمزگذار مخصوص به خود را دارد، هر چه مقیاس انکودر بیشتر باشد، دقت بالاتری دارد. به طور کلی دقت سروو موتور معادل زاویه پله موتور پله ای 0.036 درجه است، البته زاویه پله به این کوچکی موتور پله ای وجود ندارد، زاویه پله استپر موتور عمومی 1.8 است، موارد فوق فقط یک استعاره است، بنابراین، در اجرای کنترل حرکت با دقت بالا، عملکرد سروو موتور بسیار فراتر از موتور پله ای است.
3. ویژگی های مختلف فرکانس پایین
برخلاف سروو موتورها، موتورهای پله ای از فناوری میرایی یا فناوری زیربخش برای غلبه بر پدیده ارتعاش سرعت پایین در سرعت کم استفاده می کنند. موتور پله ای در سرعت کم هنوز مستعد پدیده ارتعاش است و سروو موتور بدون توجه به سرعت بالا یا سرعت پایین، پدیده ارتعاش ظاهر نمی شود.
4. عملکرد ورزشی مختلف
موتور پله ای برای کنترل حلقه باز، فرکانس راه اندازی بیش از حد بالا است یا بار بسیار بزرگ است و به راحتی می تواند پدیده افت گام را ایجاد کند، سرعت توقف بسیار بالا است و به راحتی می توان از پدیده بیش از حد عبور کرد، سروو موتور برای کنترل حلقه بسته، درایو سروو می تواند به طور مستقیم از بازخورد نمونه برداری کند. سیگنال از موتور رمزگذار تشکیل حلقه سرعت داخلی و حلقه موقعیت، به طور کلی از دست دادن مرحله یا پدیده بیش از حد ظاهر نمی شود.
5. سرعت بر این اساس متفاوت است
صدها میلی‌ثانیه طول می‌کشد تا موتور پله‌ای از حالت استاتیک به سرعت کار کند، در حالی که سروو موتور معمولاً فقط چند میلی‌ثانیه طول می‌کشد که می‌تواند برای موارد کنترلی که نیاز به استارت و توقف سریع دارند استفاده شود.
از مقایسه بالا، سروو موتور در بسیاری از جنبه های عملکرد بهتر از موتور پله ای است، یعنی ما در انتخاب مدل موتور زمانی که تمام سروو موتورها روی خط هستند، نیستیم؟ اینطور نیست، قیمت سروو موتور بسیار بالاتر از موتور پله ای خواهد بود، موتور پله ای از نظر عملکرد هزینه، سروو موتور را شکست خواهد داد، پس از تسلط بر ویژگی های دو موتور، با توجه به نیازهای مختلف، اهمیت ویژه ای دارد. نوع موتور مناسب را انتخاب کنید
سیستم‌های کنترل حرکت نه تنها از موتورها و درایوها تشکیل شده‌اند، بلکه مهم‌تر از آنها، کنترل، طرح‌های کنترل یا الگوریتم‌هایی است که حرکت چندین موتور را هماهنگ می‌کنند. به عنوان مثال، یک سیستم حرکتی وجود دارد که در آن یک صفحه گردان که توسط دو موتور هدایت می شود با فیلم پر می شود، به طوری که می توان فیلم را از یک صفحه گردان به صفحه دیگر با سرعت تعیین شده بدون شکستگی باز کرد. در فرآیند سیم پیچی فیلم، قطر سیم پیچ دو صفحه گردان به طور مداوم تغییر می کند. برای اطمینان از اینکه فیلم شکسته نمی شود و سرعت سیم پیچ فیلم مشخص شده را برآورده نمی کند، لازم است به طور مداوم سرعت دو موتور تنظیم شود. در این مورد، الگوریتم PID برای انجام کنترل حلقه بسته مورد نیاز است، به طوری که مقدار بازخورد شی کنترل شده: کشش بر سرعت موتور تأثیر می گذارد. به این ترتیب، با تکیه بر عملکرد پاسخ سریع سروو موتور، در هنگام تنش خیلی زیاد، سرعت کاهش می‌یابد و زمانی که کشش خیلی کم است، سرعت افزایش می‌یابد. تحت تنظیم مداوم، کشش و سرعت سیم پیچ فیلم الزامات را برآورده می کند.
علاوه بر الگوریتم PID، از الگوریتم مکمل تفاوت حرکت نیز در سیستم کنترل دستکاری با 6 درجه آزادی یا حتی 7 درجه آزادی استفاده می شود تا اطمینان حاصل شود که دستکاری کننده در موقعیت مشخص شده اجرا می شود. کیفیت طرح سیستم کنترل حرکت تعیین می کند که آیا سیستم ایمن و قابل اعتماد است و آیا کارایی آن بالا است یا خیر. داشتن توانایی عالی در طراحی برنامه ما را رقابتی تر می کند.