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 تلقائيًا بتنسيق محركات متعددة لإكمال الحركة المحددة. إن تطبيق نظام التحكم في الحركة المعقد والدقيق يقلل بشكل كبير من تكلفة الإنتاج ويقلل 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.
الذراع الميكانيكية التي تظهر بشكل متكرر في رؤيتنا هي الرابط الأكثر أهمية لنظام التحكم في الحركة لمساعدة الإنتاج الصناعي. في الوقت الحالي ، يحتوي الذراع الميكانيكي الأكثر تقدمًا في العالم على 7 وصلات بدون تروس ، وكل محرك يقود مفصل. عندما يكون المعالج في وضع التشغيل العادي ، ينسق نظام التحكم في الحركة سبعة محركات في نفس الوقت ، بحيث يتمكن المعالج من الإمساك بأي شيء بسهولة في أي مكان 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 كعالم مصغر للتحكم في الحركة. عندما يقوم الروبوت الكاسح بصياغة مسار الحركة ، فإن نظام التحكم في الحركة سيدفع المحرك لتنفيذ إجراءات مختلفة ، بحيث يتمكن الروبوت الكاسح 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. كما نرى ، لا تُستخدم أنظمة التحكم في الحركة في الصناعة فحسب ، بل توجد أيضًا في الأماكن الأكثر قربًا من حياتنا.
لفهم نظام التحكم في الحركة ، من المهم فهم منفذي أمر الحركة - المحركات. معظم المحركات المستخدمة في نظام التحكم في الحركة هي محركات متدرجة ومحركات مؤازرة. سوف يقدم Xiaobian التالي بإيجاز نوعين من المحركات.
محرك بخطوة واحدة
يمكن للمحرك السائر تحويل إشارة نبض الدخل إلى إزاحة زاويّة. في التشغيل العادي للمحرك السائر ، تعتمد سرعة المحرك وموضعه وسرعته وتباطؤه فقط على تردد وعدد إشارات النبض ، ولا تتأثر بتغيير الحمل. عندما يتلقى محرك السائر إشارة نبضية ، فإنه يدفع المحرك السائر لتدوير زاوية ثابتة في الاتجاه المحدد. يطلق عليه "زاوية الخطوة" ، وهو يدور خطوة بخطوة ، خطوة بخطوة ، وهذا هو المكان الذي يحصل فيه محرك الانحدار على اسمه.
2 محرك سيرفو
يقوم محرك سيرفو بتحويل الإشارة الكهربائية المستلمة إلى خرج الإزاحة الزاوية على عمود المحرك ، ويتحكم 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 محركين
1. طرق التحكم المختلفة
يعتمد محرك السائر على التحكم في الحلقة المفتوحة ، ويتبنى محرك السيرفو التحكم في الحلقة المغلقة. الفرق بين طريقتين التحكم هو أن التحكم في الحلقة المغلقة سيقارن القيمة المستهدفة بالقيمة الفعلية ويضبط موضع المحرك. في المقابل ، فإن دقة التحكم في محرك سيرفو أفضل من دقة محرك السائر.
2 دقة تحكم مختلفة
كلما زاد عدد مراحل محرك السائر ، زادت دقته. تكلفة محرك الطور {0} منخفضة ، لكن 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 سيرفو في بعض المناسبات. يأتي محرك سيرفو مزودًا بجهاز تشفير ، وكلما زادت مقاييس التشفير ، زادت الدقة. بشكل عام ، دقة محرك السيرفو تعادل محرك السائر بزاوية خطوة 0.036 درجة ، بالطبع ، لا توجد زاوية خطوة صغيرة لمحرك السائر ، زاوية الخطوة للمحرك السائر العام هي 1.8 ، ما سبق هو مجرد تشبيه ، يمكن ملاحظة أنه في تنفيذ التحكم في الحركة عالي الدقة ، فإن أداء محرك سيرفو يتجاوز بكثير محرك السائر.
3 خصائص مختلفة للتردد المنخفض
على عكس المحركات المؤازرة ، تستخدم محركات السائر تقنية التخميد أو تقنية التقسيم الفرعي للتغلب على ظاهرة الاهتزاز منخفض السرعة بسرعات منخفضة. لا يزال المحرك السائر بسرعة منخفضة عرضة للاهتزاز ، ولن يظهر محرك سيرفو بغض النظر عن السرعة العالية أو السرعة المنخفضة ظاهرة الاهتزاز.
4. أداء الحركة المختلفة
محرك متدرج هو عبارة عن تحكم في الحلقة المفتوحة ، ومن السهل أن يتسبب تردد بدء التشغيل أو التحميل العالي جدًا في حدوث ظاهرة الخطوة المفقودة ، والسرعة العالية جدًا عند التوقف من السهل أن تتسبب في ظاهرة التجاوز ، ومحرك سيرفو هو التحكم في الحلقة المغلقة ، ويمكن للسائق المؤازر أخذ عينات مباشرة من إشارة التغذية الراجعة من مشفر المحرك ، حلقة السرعة الداخلية وحلقة الموضع ، بشكل عام لن تظهر خطوة مفقودة أو ظاهرة التجاوز.
5 تختلف السرعة وفقًا لذلك
يستغرق الأمر مئات من المللي ثانية حتى تتسارع المحركات السائر من السرعة الثابتة إلى سرعة العمل ، بينما تحتاج المحركات المؤازرة عمومًا إلى بضعة أجزاء من الألف من الثانية ، والتي يمكن استخدامها في مواقف التحكم التي تتطلب البدء والتوقف السريع.
من المقارنة أعلاه ، تعد المحركات المؤازرة أفضل من المحركات السائر في العديد من جوانب الأداء. هل من المقبول اختيار محركات مؤازرة عندما نختار نماذج المحركات؟ لا ، سيكون سعر محرك سيرفو أعلى بكثير من سعر محرك السائر ، وسيكون محرك السائر من حيث أداء التكلفة من محرك سيرفو ، بعد إتقان خصائص المحركين ، وفقًا للاحتياجات المختلفة ، من المهم بشكل خاص الاختيار النوع الصحيح من المحرك.
لا تتكون أنظمة التحكم في الحركة من محركات ومشغلات فقط ، ولكن الأهم من ذلك هو مخططات التحكم أو الخوارزميات التي تنسق حركة محركات متعددة. على سبيل المثال ، هناك نظام حركة يتم فيه لف الفيلم حول قرص دوار مدفوع بمحركين ، بحيث يمكن لف الفيلم من قرص دوار إلى الآخر دون أن ينكسر ، بسرعة محددة من لف الفيلم. في عملية لف الفيلم ، سيتغير قطر اللف للقرص الدوار الاثنين باستمرار. من أجل ضمان أن الفيلم لا ينكسر ويلبي سرعة لف الفيلم المحددة ، يجب تعديل سرعة المحركين باستمرار ، الأمر الذي يتطلب استخدام خوارزمية PID للقيام بالتحكم في الحلقة المغلقة ، بحيث يكون الكائن المتحكم فيه: تؤثر قيمة التغذية المرتدة للشد 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 ، يصل التوتر وسرعة لف الفيلم إلى المتطلبات.
بالإضافة إلى خوارزمية PID ، تُستخدم خوارزمية فرق الحركة أيضًا في 6 درجات من الحرية أو حتى 7 درجات من نظام التحكم في مناور 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.