Podrobna razlaga treh glavnih kontrolnih točk servo, koračne in frekvenčne pretvorbe!

Periferni del za krmiljenje gibanja industrijskih robotov vključuje predvsem tri dele: servo krmiljenje, koračno krmiljenje in krmiljenje frekvenčne pretvorbe. Odgovorimo na te kontrolne točke eno za drugo.
servo krmiljenje
1, Načelo delovanja AC servo motorjev
Rotor znotraj servo motorja je trajni magnet, trifazna električna energija U/V/W, ki jo krmili gonilnik, pa tvori elektromagnetno polje. Rotor se vrti pod vplivom tega magnetnega polja. Hkrati vgrajeni kodirnik motorja posreduje signal gonilniku, gonilnik pa primerja povratno vrednost s ciljno vrednostjo za prilagoditev kota vrtenja rotorja. Natančnost servo motorja je določena z natančnostjo kodirnika (število linij).
2, Sestava in klasifikacija servo sistemov
Sestava:
Servo sistem je splošni izraz za krmilne sisteme, ki uporabljajo položaj in kot kot krmilni spremenljivki. Sistemi, ki so povezani s položajem in kotom, kot so hitrost, kotna hitrost, pospešek in sila, so prav tako vključeni v servo sistem.
Razvrstitev:
1. Razvrščeno po krmilni strukturi: odprtozančno in zaprtozančno.
2. Razvrščeno po pogonskih komponentah:
a. Servo sistem koračnega motorja.
b. Servo sistem enosmernega motorja.
c. Servo sistem AC motorja.
3, značilnosti servo motorjev (AC)
1 Visoka natančnost pozicioniranja, običajni servo motorji lahko dosežejo 0.036 stopinj
2 Hiter odzivni čas.
3 Krmiljenje je priročno in prilagodljivo, nadzorni sistem pa je enostaven za uporabo.
4 Na voljo je veliko modelov in različne vrste je mogoče izbrati glede na različna okolja uporabe.
5 Zagotovite popoln nadzor zaprte zanke, ki lahko pravočasno spremlja stanje delovanja in izvaja ustrezne prilagoditve in spremembe.
4, struktura servo sistema

5, Izbirni koraki za servo krmiljenje
1. Določite mehanske specifikacije, obremenitev, togost in druge parametre.
2. Potrdite parametre ukrepanja, kot so hitrost gibanja, hod, čas pospeševanja in pojemka, cikel, natančnost itd.
3. Izberite vztrajnost motorja, vztrajnost obremenitve, vztrajnost pretvorbe osi motorja in vztrajnost rotorja.
4. Izberite hitrost vrtenja motorja.
5. Izberite nazivni navor motorja. Navor obremenitve, navor pospeška in pojemka, trenutni največji navor in dejanski navor.
6. Izberite mehansko ločljivost položaja motorja.
7. Izberite model motorja na podlagi zgoraj navedenega.
6, Uporaba servo krmiljenja

Nadzor korakov
1, Načelo delovanja koračnih motorjev
Koračni motor je aktuator, ki pretvarja električne impulze v kotni premik. Ko koračni gonilnik prejme impulzni signal, požene koračni motor, da se vrti za določen kot (imenovan "korak koraka") v nastavljeni smeri, njegovo vrtenje pa teče korak za korakom pod fiksnim kotom. Kotni premik je mogoče nadzorovati s krmiljenjem števila impulzov, da se doseže natančno pozicioniranje; Hkrati je mogoče nadzorovati hitrost in pospešek vrtenja motorja s krmiljenjem frekvence impulzov, s čimer se doseže cilj regulacije hitrosti. Koračni motorji se lahko uporabljajo kot posebna vrsta motorjev za namene krmiljenja in se pogosto uporabljajo v različnih krmiljenjih z odprto zanko zaradi njihove značilnosti brez akumulirane napake (natančnost 100 %).

2, Klasifikacija koračnih motorjev
Običajno uporabljeni koračni motorji zdaj vključujejo reaktivne koračne motorje (VR), koračne motorje s trajnimi magneti (PM), hibridne koračne motorje (HB) in enofazne koračne motorje.
Koračni motorji s trajnim magnetom so na splošno dvofazni, z majhnim navorom in prostornino ter kotom koraka na splošno 7,5 stopinj ali 15 stopinj;
Reaktivni koračni motorji so na splošno trifazni in lahko dosežejo visok navor. Koračni kot je na splošno 1,5 stopinje, vendar sta hrup in vibracije pomembna. Magnetno vezje rotorja reaktivnega koračnega motorja je izdelano iz mehkih magnetnih materialov, na statorju pa so večfazna vzbujalna navitja, ki ustvarjajo navor z uporabo sprememb v magnetni prevodnosti.
Hibridni koračni motor se nanaša na kombinacijo prednosti trajnih magnetov in reaktivnih motorjev. Razdeljen je na dve fazi in pet faz: kot koraka obeh faz je običajno 1,8 stopinje, medtem ko je kot koraka petih faz običajno 0,72 stopinj. Ta vrsta koračnih motorjev je najbolj razširjena.
3, sistem koračnih motorjev

1. Terminologija za statične indikatorje koračnih motorjev
a. Fazno število: Število parov vzbujevalnih tuljav, ki ustvarjajo različna N in S magnetna polja. Običajno predstavljeno z mb Število utripov: število impulzov ali prevodno stanje, ki je potrebno za dokončanje periodične spremembe magnetnega polja, je predstavljeno z n ali se nanaša na število impulzov, potrebnih za vrtenje motorja skozi kot naklona zoba.
c. Kot koraka: v skladu s signalom impulza se kot vrtenja rotorja motorja premakne θ Represent.
d. Navor pozicioniranja: Zaklepni moment samega rotorja motorja, ko motor ni vklopljen (povzročen s harmoniki v obliki zoba magnetnega polja in mehanskimi napakami).
e. Statični navor: Zaklepni navor gredi motorja, ko se motor ne vrti pod nazivnim statičnim električnim delovanjem.
2. Dinamični indikatorji in terminologija koračnih motorjev
a. Natančnost kota koraka: napaka med dejansko vrednostjo in teoretično vrednostjo kota koraka za vsak obrat koračnega motorja.
b. Izguba koraka: Število korakov, ki jih motor naredi med delovanjem, ki ni enako teoretičnemu številu korakov. Imenuje se izgubljeni korak.
c. Kot neusklajenosti: kot, pod katerim je os zoba rotorja zamaknjena od osi zoba statorja.
d. Največja frekvenca zagona brez obremenitve: Največja frekvenca, pri kateri se lahko motor neposredno zažene brez obremenitve pri določeni obliki pogona, napetosti in nazivnem toku.
e. Največja delovna frekvenca brez obremenitve: največja frekvenca vrtljajev motorja brez obremenitve pri določeni pogonski obliki, napetosti in nazivnem toku.
f. Frekvenčna karakteristika delovnega navora: Krivulja razmerja med izhodnim navorom in frekvenco, ki jo meri motor med delovanjem pod določenimi preskusnimi pogoji, se imenuje frekvenčna karakteristika delovnega navora.
4, Izbira koračnega motorja
1. Izbira kota koraka: Kot koraka motorja je odvisen od zahtev glede točnosti obremenitve.
2. Izbira statičnega navora: Izbira statičnega navora temelji na delovni obremenitvi motorja. Na splošno mora biti statični navor znotraj 2-3-kratnika torne obremenitve.
3. Izbira toka: Zaradi različnih tokovnih parametrov se značilnosti delovanja zelo razlikujejo. Tok motorja je mogoče določiti na podlagi karakteristične krivulje frekvence navora.

5, Nekatere značilnosti koračnih motorjev
1. Natančnost splošnega koračnega motorja je 3-5 % kota koraka in se ne kopiči.
Najvišja dovoljena temperatura na površini koračnega motorja je običajno nad 130 stopinj Celzija.
Navor koračnega motorja se bo z naraščanjem hitrosti zmanjšal.
4. Koračni motor lahko deluje normalno pri nizkih vrtljajih, če pa preseže določeno hitrost, se ne more zagnati in ga spremlja žvižgajoč zvok.
5. Koračne motorje je treba uporabljati pri nizkih hitrostih - hitrost ne sme preseči 1000 vrtljajev na minuto.

VI Primerjava zmogljivosti med dvema vrstama motorjev
1. Različna natančnost krmiljenja
Koračni kot petfaznega hibridnega koračnega motorja je na splošno {{0}}.72 stopinj in 0,36 stopinj. Natančnost krmiljenja AC servo motorja zagotavlja rotacijski dajalnik na zadnjem koncu gredi motorja. Za motor s standardnim 2500-linijskim kodirnikom je njegov impulzni ekvivalent 360 stopinj /10000=0.036 stopinj, natančnost servo motorja pa je višja od natančnosti koračnega motorja.
2. Različne nizkofrekvenčne značilnosti
Koračni motorji so pri nizkih vrtljajih nagnjeni k nizkofrekvenčnim vibracijam. AC servo motor deluje zelo gladko in ni tresljajev niti pri nizkih vrtljajih.

3. Različne zmožnosti preobremenitve
Koračni motorji na splošno nimajo preobremenitvene zmogljivosti. AC servo motorji imajo močno preobremenitveno zmogljivost.
4. Različne operativne zmogljivosti
Krmiljenje koračnega motorja je krmiljenje z odprto zanko. Če je zagonska frekvenca previsoka ali je obremenitev prevelika, lahko zlahka povzročite izgubo koraka ali blokado rotorja. Če je hitrost pri ustavljanju previsoka, je enostavno povzročiti prekoračitev. AC servo pogonski sistem je krmiljen z zaprto zanko in voznik lahko neposredno vzorči povratni signal dajalnika motorja. Notranja struktura zank položaja in hitrosti na splošno ne povzroča izgube koraka ali prekoračitve koračnega motorja, krmiljenje pa je zanesljivejše.
5. Različna hitrost odziva
Traja 200-400 milisekund, da koračni motor pospeši iz mirovanja v delovno hitrost (običajno nekaj sto vrtljajev na minuto). Zmogljivost pospeševanja AC servo sistema je dobra. Če za primer vzamemo servo motor Panasonic MSMA 400 W AC, potrebuje le nekaj milisekund, da pospeši od statične do nazivne hitrosti 3000 vrtljajev na minuto, in ga je mogoče uporabiti v nadzornih situacijah, ki zahtevajo hiter zagon in zaustavitev
6. Različne karakteristike vrtilne frekvence
Izhodni navor koračnega motorja se zmanjšuje z naraščajočo hitrostjo in močno upada pri višjih hitrostih. AC servo motor oddaja konstanten navor.
Če povzamemo, AC servo sistemi prekašajo koračne motorje v številnih vidikih zmogljivosti. Toda v nekaterih situacijah z nizkim povpraševanjem se koračni motorji pogosto uporabljajo kot izvršni motorji. Zato je treba v procesu načrtovanja krmilnega sistema celovito upoštevati več dejavnikov, kot so zahteve za nadzor in stroški, ter izbrati ustrezne krmilne motorje.

Nadzor spremenljive frekvence
1, Uvod v General Motors
Trifazni motor z veveričjo kletko je najpogostejši tip indukcijskega motorja, njegova struktura in značilnosti pa so naslednje:

感应电机的构造示意图

Shema konstrukcije motorja

2, Principi in sestava frekvenčnih pretvornikov
Frekvenčni pretvornik je krmilna naprava, ki lahko enostavno in prosto spreminja hitrost AC motorja. Metoda za spreminjanje hitrosti AC motorja je naslednja.
Frekvenčni pretvornik doseže regulacijo hitrosti s spreminjanjem frekvence napajanja AC motorja:

变频器的构成如下:

1. Pretvornik (usmernik)
Usmernik na diodnem mostu se pogosto uporablja, kot je prikazano na sliki 1, ki pretvarja napajalnik z močjo frekvence v napajalnik z enosmernim tokom. Dva niza tranzistorskih pretvornikov se lahko uporabita tudi za oblikovanje reverzibilnega pretvornika, ki lahko izvaja regenerativno delovanje zaradi svoje reverzibilne smeri moči.
2. Ravno valovno vezje
V popravljeni enosmerni napetosti usmernika je pulzirajoča napetost 6-kratne frekvence napajanja, pulzirajoči tok, ki ga ustvarja inverter, pa povzroča tudi spremembe enosmerne napetosti. Za zatiranje nihanj napetosti se uporabljajo induktorji in kondenzatorji za absorpcijo pulzirajoče napetosti (toka). Ko je zmogljivost naprave majhna, če je rezerva v komponentah, ki jih sestavljata napajalnik in glavno vezje, lahko induktivnost izpustite in uporabite preprosto vezje s ravnimi valovi.
3. Pretvornik
V nasprotju z usmerniki pretvorniki pretvarjajo enosmerno napajanje v izmenični tok pri zahtevani frekvenci, kar omogoča šestim preklopnim napravam, da vodijo in se izklopijo za vnaprej določen čas, kar povzroči 3-fazni izhod AC.
4. Zavorni krog
Ko se v območju regenerativnega zaviranja (z negativno stopnjo zdrsa) uporablja asinhronski motor, se regenerativna energija shrani v kondenzatorju ploščatega vezja, kar povzroči povečanje enosmerne napetosti. Na splošno je energija, ki jo akumulira vztrajnost mehanskega sistema (vključno z električnim motorjem), večja od energije, ki jo shrani kondenzator. Kadar je potrebno hitro zaviranje, se lahko uporabi reverzibilni inverter, ki zagotovi povratno informacijo oskrbi z električno energijo ali vzpostavi zavorno vezje (stikalo in upor) za porabo regenerativne energije, da se prepreči dvig napetosti enosmernega tokokroga.
3, namen uporabe in namen frekvenčnih pretvornikov
Pogon s spremenljivo hitrostjo, sestavljen iz frekvenčnega pretvornika in AC motorja, se imenuje frekvenčni pretvornik, njegovi funkcionalni nameni pa so naslednji. Morda med njimi obstajajo medsebojne korelacije, vendar jasne razvrstitve pravzaprav ni. Ta tabela je samo za referenco.