Quan aneu a un ascensor, definitivament voleu arribar d’un pis a un altre de forma fluida i segura. En una unitat d’ascensor, el control de moviment sofisticat permet a l’ascensor aturar -se en una posició especificada i desaccelerar sense problemes fins que arribi a una parada completa. La manca de control de moviment sofisticat pot fer que un ascensor s’aturi erròniament entre els sòls, cosa que pot fer que el genet de l’ascensor se senti marejat i incòmode o insegur.
Els robots, les màquines de control numèric de l’ordinador (CNC) i els equips d’automatització de fàbriques requereixen un control de posició precís mitjançant un servei de servo i, en molts casos, un control de velocitat precís per fabricar adequadament productes i mantenir el flux de treball.
Molts aspectes de les unitats industrials són importants per assolir el control del moviment de precisió, que inclou tres subsistemes bàsics en el disseny de control en temps real, és a dir, la detecció, el processament i la conducció. Aquest treball tractarà exemples de les tecnologies que donen suport a cada subsistema.
Sentint
El control del moviment de precisió no es pot realitzar sense la posició de precisió i la detecció de la velocitat. La detecció pot incloure la posició angular de l’eix del motor i la detecció de la velocitat o la posició lineal de la cinta transportadora i la detecció de la velocitat. Els dissenyadors solen utilitzar codificadors òptics incrementals amb centenars a mil ranures per revolució per sentir la posició i la velocitat. Aquests codificadors es connecten normalment a microcontroladors (MCU) mitjançant polsos codificats amb quadratura (QEP) i, per tant, requereixen capacitat d’interfície QEP.
Els codificadors absoluts, per contra, són significativament més precisos, normalment tenen més ranures per revolució i estan muntats per a la precisió per proporcionar una posició angular absoluta. La posició detectada es converteix en una representació digital i es codifica segons un protocol estàndard. Exemples d'aquests protocols són la format t de Tamagawa i la sincronització en sèrie bidireccional de IC-Haus GmbH (BISS) C. Anteriorment, també necessitaríeu una matriu de porta programable de camp (FPGA) per interferir amb aquest codificador, però cada vegada més MCUS MCUS Ara teniu aquesta capacitat (com es mostra a la figura 1 següent). Com que els protocols T-Format i BISS C solen ser diferents dels recolzats per ports o interfícies de comunicació populars com la interfície perifèrica en sèrie (SPI), el transmissor de receptor asíncron universal La majoria dels MCU, sovint requereixen blocs lògics personalitzables o unitats de processament propietàries.
Els codificadors absoluts també es poden basar en circuits electromagnètics o de resolució, que requereixen una mesura precisa dels senyals elèctrics sinusoïdals. Per tant, també són importants els amplificadors operatius de precisió i les referències de tensió. El control del motor i del moviment sempre requereix una detecció precisa de corrent i tensió del motor, sobretot quan s’utilitza un control sense sensors. Les solucions comunes són en línia i del pont inversor de la detecció de baix costat mitjançant amplificadors i controladors aïllats/no aïllats amb detecció integrada de corrent de baix costat.
Preparació
L'execució dels perfils i algoritmes de control de moviment en els sistemes de control de moviment de precisió requereix MCUS amb alta potència computacional, que normalment són {32- longitud de paraula amb el suport de punt flotant de bits native 64- per tal de proporcionar la precisió i precisió necessàries . Molts MCU tenen pedals de gas de maquinari, ja que els algoritmes es basen molt en les matemàtiques trigonomètriques, logarítmiques i exponencials.
Tenint en compte el nombre d’eixos de moviment sota control o el nombre de bucles de control, els dissenyadors solen utilitzar una arquitectura de processador multi-central (CPU) o pedals de gas paral·lel com CPU. També es poden considerar múltiples CPU per a tasques addicionals de supervisió i comunicació.
Com a aplicació de control en temps real, la latència total de tota la cadena de senyal (és a dir, el temps de la recollida de mesures de corrent, tensió, posició i velocitat fins a l'actualització de les sortides de control) té un impacte directe sobre el rendiment del control , i per tant per la precisió. Alguns MCU tenen comparadors analògics en xip que poden generar accions de control directament, reduint significativament la latència i la càrrega de la CPU. També són importants la resposta d’interrupció ràpida i l’estalvi i recuperació de camp.
No és suficient una potència elevada de processament. El control de moviment MCUS també ha de tenir perifèrics de control de propòsit general com ara 12- i 16- bits convertidors analògics a digital ) sortides. També cal implementar la lògica personalitzada i la sincronització.
Per ajudar els dissenyadors a posar -se en funcionament i ajustar els seus dissenys més ràpidament, els proveïdors de controladors de MCU i motor ofereixen algoritmes de control de motors i moviments, inclosos algoritmes bàsics com ara observadors sense sensors i biblioteques de programari, així com un codi de control complet amb configuració de la GUI.
MCU per a unitats industrials
Conductors
Els dispositius i controladors de potència han de proporcionar l’acció de control desitjada, normalment en forma de PWM, on el cicle de treball representa l’acció. El control precís dels polsos PWM és important, el que significa que el conductor ha de proporcionar la intensitat de la unitat necessària amb la menor desviació de sincronització possible; El dispositiu d’alimentació s’ha d’encendre i desactivar en el moment previst. Aquests controladors estan fàcilment disponibles avui en dia, amb funcions addicionals com ara la protecció tèrmica i sobrecurrent. Els nous dispositius de potència de banda amples asseguren el temps ràpid i precís. Les velocitats de commutació ràpida i les baixes pèrdues de commutació de dispositius de banda amples també permeten bucles de control ràpid per millorar l'estabilitat i el rendiment.
A més de la precisió, moltes aplicacions requereixen dissenys de control del motor prou compactes per utilitzar controladors amb mòduls de detecció de corrent integrat i d’alimentació.
Conclusió
El control del moviment de precisió és fonamental per a les unitats industrials. Les solucions tècniques aborden els tres subsistemes subjacents a dissenys de control en temps real, detecció, processament i actuació i estan dissenyades per permetre el control de moviment de precisió.