يعد التحكم في الحركة أحد النوى في مجال التحكم الصناعي ، والذي يلعب دورًا كبيرًا في الطباعة والتعبئة والتجميع والسيناريوهات الصناعية الأخرى. نشأ التحكم في الحركة من التحكم في المحرك ، وتتمثل مهمة التحكم في المحرك في التحكم في عزم دوران المحرك الفردي والسرعة والموضع والمعلمات الأخرى ، بحيث يكمل المحرك الإجراء المحدد. يعتمد التحكم في الحركة على التحكم في المحرك لتحقيق التحكم في محركات متعددة ، ويقوم نظام التحكم في الحركة تلقائيًا بتنسيق محركات متعددة لإكمال الحركة المحددة. لا يؤدي تطبيق نظام التحكم في الحركة المعقد والدقيق إلى تقليل تكلفة الإنتاج بشكل كبير فحسب ، بل يقلل أيضًا من حدوث سوء التشغيل في المعالجة ويحسن جودة المنتجات. في الوقت الحاضر ، مع التطور السريع لتكنولوجيا أتمتة الإنتاج الصناعي ، يتم استخدام مجموعة متنوعة من أنظمة التحكم في الحركة على نطاق واسع في صناعة الخدمات اللوجستية وخطوط التجميع الكبيرة.
إن ذراع الروبوت الذي يظهر بشكل متكرر في رؤيتنا هو الرابط الأكثر أهمية لنظام التحكم في الحركة لمساعدة الإنتاج الصناعي. في الوقت الحاضر ، يحتوي ذراع الروبوت الأكثر تقدمًا في العالم على 7 مفاصل بدون تروس ، يقود كل محرك حركة مشتركة. عندما يكون المعالج في وضع التشغيل العادي ، ينسق نظام التحكم في الحركة سبعة محركات في نفس الوقت ، بحيث يمكن للمعالج أن يمسك الأشياء بسهولة في أي موضع في الفضاء. ليس ذلك فحسب ، بل يمكنه أداء وظائف معقدة أخرى ، بل يمكنه أيضًا مساعدة الأشخاص في تنظيف آلة موسيقية أو العزف عليها.
قبل بضع سنوات ، انفجرت الروبوتات الكاسحة على الإنترنت كنموذج للتحكم في الحركة. سيدفع نظام التحكم في الحركة المحرك لأداء إجراءات مختلفة ، حتى يتمكن الروبوت من إكمال المهمة بكفاءة. في المصنع ، يتم استخدام ذراع الروبوت على نطاق واسع في خط التجميع ، في خط تجميع تصنيع السيارات ، يمكن لذراع الروبوت بسهولة رفع عشرات الكيلوجرامات أو حتى مئات الكيلوجرامات من الأجزاء لإكمال اللحام والتجميع. يمكننا أن نرى أن أنظمة التحكم في الحركة لا تستخدم فقط في الصناعة ، ولكن أيضًا في حياتنا.
لفهم نظام التحكم في الحركة ، من الضروري التركيز على منفذي أمر الحركة - المحرك. معظم المحركات المستخدمة في نظام التحكم في الحركة هي محركات متدرجة ومحركات مؤازرة. سوف يقدم Xiaobian التالي بإيجاز نوعين من المحركات.
1 خطوة المحرك
يمكن لمحرك التدرج أن يحول إشارة نبضة الإدخال إلى إزاحة زاويّة ، في التشغيل العادي للمحرك المتدرج ، تعتمد سرعة المحرك ، والموضع ، والسرعة الزائدة أو الناقصة فقط على تردد وعدد إشارات النبض ، ولا يتأثر بتغيير الحمل . عندما يتلقى سائق المحرك السائر إشارة نبضية ، فإنه يقود محرك السائر للدوران بزاوية ثابتة في الاتجاه المحدد. إنها تسمى "زاوية الخطوة" ، ويتم تدويرها خطوة بخطوة ، خطوة بخطوة ، وهذا هو المكان الذي يحصل فيه المحرك الربيب على اسمه.
2 محرك سيرفو
يحول محرك سيرفو الإشارة الكهربائية المستلمة إلى خرج الإزاحة الزاوية على عمود المحرك. يتحكم محرك سيرفو في الكهرباء ثلاثية الطور لتشكيل مجال كهرومغناطيسي ، ويدور الدوار تحت تأثير المجال المغناطيسي. يقوم مشفر المحرك المؤازر بتغذية الإشارة إلى السائق ، ويقوم السائق بضبط زاوية دوران الدوار وفقًا للمقارنة بين قيمة التغذية المرتدة والقيمة المستهدفة.
مقارنة بين نوعين من المحركات
1. طرق التحكم المختلفة
يعتمد محرك السائر على التحكم في الحلقة المفتوحة ، ويعتمد محرك سيرفو التحكم في الحلقة المغلقة ، والفرق بين طريقتي التحكم هو أن التحكم في الحلقة المغلقة سيقارن القيمة المستهدفة والقيمة الفعلية ، وضبط موضع المحرك ، مقارنة بدقة التحكم في محرك سيرفو أفضل من محرك متدرج.
2. دقة تحكم مختلفة
كلما زاد عدد مراحل محرك السائر ، زادت دقته. محرك الطور {0} منخفض التكلفة ، ولكن الاهتزاز يكون كبيرًا عند السرعة المنخفضة ، وينخفض عزم الدوران بسرعة عالية. يتميز محرك الطور 5- باهتزاز صغير وأداء جيد عالي السرعة ، وهو أعلى بنسبة 30 إلى 50 بالمائة من سرعة محرك الطور 2- ، ويمكنه أيضًا استبدال محرك السيرفو في بعض المناسبات. يحتوي محرك سيرفو على جهاز تشفير خاص به ، فكلما زاد حجم المشفر ، زادت الدقة. بشكل عام ، دقة محرك سيرفو تعادل زاوية الخطوة 0.036 درجة محرك متدرج ، بالطبع ، لا توجد زاوية خطوة صغيرة لمحرك السائر ، زاوية الخطوة لمحرك السائر العام هي 1.8 ، ما سبق هو مجرد استعارة ، وبالتالي ، في تنفيذ التحكم في الحركة عالي الدقة ، فإن أداء محرك سيرفو يتجاوز بكثير محرك السائر.
3. خصائص التردد المنخفض المختلفة
على عكس المحركات المؤازرة ، تستخدم محركات السائر تقنية التخميد أو تقنية التقسيم الفرعي للتغلب على ظاهرة الاهتزاز منخفضة السرعة عند السرعة المنخفضة. لا يزال المحرك السائر بسرعة منخفضة عرضة لظاهرة الاهتزاز ، ولن يظهر محرك سيرفو بغض النظر عن السرعة العالية أو السرعة المنخفضة ظاهرة الاهتزاز.
4. أداء رياضي مختلف
محرك متدرج للتحكم في الحلقة المفتوحة ، تردد البدء مرتفع جدًا أو الحمل كبير جدًا من السهل أن يتسبب في ظاهرة فقدان الخطوة ، سرعة التوقف عالية جدًا من السهل تجاوزها ، محرك مؤازر للتحكم في الحلقة المغلقة ، يمكن لمحرك سيرفو أخذ عينات مباشرة من التعليقات إشارة حلقة السرعة الداخلية المكونة من مشفر المحرك وحلقة الموضع ، لن تظهر بشكل عام خسارة الخطوة أو ظاهرة التجاوز.
5. السرعة تختلف تبعا لذلك
يستغرق المحرك المتدرج مئات المللي ثانية للتسريع من السرعة الثابتة إلى سرعة العمل ، بينما يستغرق المحرك المؤازر عمومًا بضعة أجزاء من الألف من الثانية ، والتي يمكن استخدامها في مناسبات التحكم التي تتطلب بدءًا وتوقفًا سريعًا.
من المقارنة أعلاه ، فإن محرك سيرفو أفضل من محرك متدرج في العديد من جوانب الأداء ، أليس كذلك في اختيار طراز المحرك عندما يكون كل محرك مؤازر على الخط؟ ليس الأمر كذلك ، فإن سعر محرك سيرفو سيكون أعلى بكثير من محرك السائر ، وسيتفوق محرك السائر على محرك سيرفو من حيث أداء التكلفة ، بعد إتقان خصائص المحركين ، وفقًا للاحتياجات المختلفة ، من المهم بشكل خاص أن اختر النوع المناسب للمحرك.
لا تتكون أنظمة التحكم في الحركة من محركات ومحركات فقط ، ولكن الأهم منها هو التحكم أو أنظمة التحكم أو الخوارزميات التي تنسق حركة محركات متعددة. على سبيل المثال ، هناك نظام حركة يتم فيه ملء قرص دوار مدفوع بمحركين بالفيلم ، بحيث يمكن فك الفيلم من قرص دوار إلى آخر بسرعة محددة دون أن ينكسر. في عملية لف الفيلم ، سيتغير قطر اللف للقرص الدوار الاثنين باستمرار. من أجل التأكد من أن الفيلم لا ينكسر ويلبي سرعة لف الفيلم المحددة ، من الضروري ضبط سرعة المحركين باستمرار. في هذه الحالة ، هناك حاجة إلى خوارزمية PID للقيام بالتحكم في الحلقة المغلقة ، بحيث تؤثر قيمة ردود الفعل للكائن المتحكم فيه: التوتر يؤثر على سرعة المحرك. بهذه الطريقة ، بالاعتماد على أداء الاستجابة السريعة للمحرك المؤازر ، يتم تقليل السرعة عندما يكون التوتر كبيرًا جدًا ، ويتم تسريع السرعة عندما يكون التوتر صغيرًا جدًا. في ظل الضبط المستمر ، فإن سرعة الشد واللف للفيلم تلبي المتطلبات.
بالإضافة إلى خوارزمية PID ، تُستخدم أيضًا خوارزمية تكملة فرق الحركة في نظام التحكم في المناور مع 6 درجات من الحرية أو حتى 7 درجات من الحرية لضمان تشغيل المعالج إلى الموضع المحدد. تحدد جودة مخطط نظام التحكم في الحركة ما إذا كان النظام آمنًا وموثوقًا به ، وما إذا كانت الكفاءة عالية. امتلاك قدرة تصميم برنامج ممتازة سيجعلنا أكثر قدرة على المنافسة.