שלושה מצבי בקרה של מנוע סרוו

ישנם שלושה מצבי בקרת מנוע סרוו: דופק, אנלוגי ובקרת תקשורת. כיצד לבחור את מצב בקרת מנוע הסרוו בתרחישי יישומים שונים?

1. מצב בקרת דופק מנוע סרוו

בחלק מהציוד העצמאי הקטן, השימוש בבקרת דופק כדי להשיג מיקום מנוע, צריך להיות היישום הנפוץ ביותר, מצב בקרה זה הוא פשוט, קל להבנה. רעיון בקרה בסיסי: הדופק הכולל קובע את תזוזה המנוע, תדירות הדופק קובעת את מהירות המנוע. הדופק נבחר למימוש השליטה של ​​מנוע הסרוו. פתח את המדריך למשתמש של מנוע הסרוו, תהיה טבלה כדלקמן:

שניהם מבוקרים בדופק, אך היישום שונה:

ראשית, הנהג מקבל שני פולסים במהירות גבוהה (A, B), וקובע את כיוון הסיבוב של המנוע דרך הפרש הפאזות בין שני הפולסים. באיור שלמעלה, אם B מהיר ב-90 מעלות משלב A, הוא חיובי. אם B איטי מ-A ב-90 מעלות, הוא הפוך. בפעולה, שני הפולסים של בקרה זו מתחלפים, ולכן אנו קוראים לזה גם בקרה דיפרנציאלית של מצב בקרה. יש לו את מאפיין ההבדל, מה שגם מראה שמצב בקרה זה, דופק הבקרה בעל יכולת אנטי-הפרעות גבוהה יותר, בתרחישי יישום מסוימים עם הפרעות חזקות, מצב זה עדיף. אבל בדרך זו, מוט מנוע צריך לתפוס שתי יציאות דופק במהירות גבוהה, וזה מביך למצב המתוח של יציאת דופק במהירות גבוהה.

שנית, הנהג עדיין מקבל שני פולסים במהירות גבוהה, אך שני הפולסים המהירים אינם קיימים בו זמנית. כאשר דופק אחד נמצא במצב פלט, השני חייב להיות במצב לא חוקי. בעת בחירת מצב בקרה זה, חשוב לוודא שרק פולס אחד יוצא בכל פעם. שני פולסים, פלט אחד לכיוון החיובי, השני לכיוון השלילי. כמו במקרה שלמעלה, מצב זה הוא גם פיר מנוע שצריך לתפוס שתי יציאות דופק מהירות.

שלישית, רק אות דופק אחד צריך להינתן לנהג, והפעולה החיובית והשלילית של המנוע נקבעת על ידי אות ה-IO בכיוון אחד. מצב בקרה זה פשוט יותר ותופס את המינימום המשאבים של יציאת דופק במהירות גבוהה. במערכת קטנה טיפוסית, זה מועדף.

2. מצב בקרת סימולציית מנוע סרוו

בתרחיש היישום שצריך להשתמש במנוע סרוו כדי לממש בקרת מהירות, אנו יכולים לבחור את הכמות האנלוגית למימוש בקרת המהירות של המנוע, הערך של הכמות האנלוגית קובע את מהירות הפעולה של המנוע. ניתן לבחור את הכמות האנלוגית בשתי דרכים, זרם או מתח. מצב מתח, צריך רק להוסיף כמות מסוימת של מתח בקצה אות הבקרה. היישום פשוט, בחלק מהתרחישים משתמשים בפוטנציומטר להשגת שליטה. עם זאת, כאשר המתח משמש כאות הבקרה, קל להתערב במתח בסביבה המורכבת, וכתוצאה מכך שליטה לא יציבה. מצב נוכחי: נדרש מודול פלט הזרם המתאים. אבל לאות הנוכחי יש יכולת חזקה נגד שיבוש וניתן להשתמש בו בסצנות מורכבות.

3. מצב בקרת תקשורת מנוע סרוו

CAN, EtherCAT, Modbus ו-Profibus הן דרכים נפוצות למימוש בקרת מנוע סרוו באמצעות תקשורת. שליטה במנוע באמצעות תקשורת היא שיטת הבקרה המועדפת בחלק מתרחישי יישומי מערכת מורכבים וגדולים. באמצעות מצב תקשורת, גודל המערכת, מספר פיר המנוע קל לחתוך, אין חיווט בקרה מורכב. המערכת הבנויה גמישה ביותר.

בקרת המהירות ובקרת המומנט של מנוע הסרוו נשלטים על ידי כמות אנלוגית. בקרת המיקום נשלטת על ידי שליחת פולסים. יש לבחור את מצב הבקרה הספציפי בהתאם לדרישות הלקוחות ולעמוד בפונקציית התנועה. אם אין לך דרישות לגבי המהירות והמיקום של המנוע, כל עוד הפלט של מומנט קבוע, כמובן, הוא מצב המומנט.

אם למיקום ולמהירות יש דרישות דיוק מסוימות, והמומנט בזמן אמת אינו מודאג במיוחד, מצב המומנט אינו נוח במיוחד, מצב המהירות או המיקום טוב יותר. אם לבקר העליון יש פונקציית בקרת לולאה סגורה טובה, ההשפעה של בקרת המהירות תהיה טובה יותר. אם הדרישות אינן גבוהות מאוד, או שאין דרישה בזמן אמת, למצב בקרת המיקום אין דרישות גבוהות לבקר העליון.

מבחינת מהירות התגובה של נהג הסרוו, מצב המומנט דורש הכי פחות חישוב והנהג מגיב הכי מהר לאות הבקרה. במצב המיקום יש הכי הרבה חישוב ותגובת הנהג לאות הבקרה היא האיטית ביותר.

יש צורך להתאים את המנוע בזמן אמת כאשר נדרשים הביצועים הדינמיים בתנועה. אז אם הבקר עצמו איטי (כגון PLC, או בקר תנועה נמוך), השתמש בבקרת מיקום. אם לבקר יש מהירות מחשוב מהירה, ניתן להעביר את טבעת המיקום מהנהג לבקר באופן מהירות כדי להפחית את עומס העבודה של הנהג ולשפר את היעילות (כגון רוב בקרי התנועה האמצעיים והגבוהים); אם יש לך בקר עליון טוב יותר, אתה יכול גם להשתמש בקרת מומנט, גם לולאת המהירות מוסרת מהכונן, זה בדרך כלל רק בקר ייעודי מתקדם יכול לעשות זאת, ובשלב זה, אין צורך להשתמש ב מנוע סרוו.

באופן כללי, השליטה בנהגים אינה טובה, כל יצרן אומר שהם עושים את הטוב ביותר, אבל כעת יש דרך השוואה אינטואיטיבית יותר שנקראת רוחב פס תגובה. בעת בקרת מומנט או בקרת מהירות, ניתן אות גל מרובע למחולל הדופק כדי לגרום למנוע להסתובב ולהפוך ללא הרף, ולכוון כל הזמן את התדר. מה שמוצג על האוסילוסקופ הוא אות תדר סוויפ. כאשר קודקוד המעטפה מגיע ל-70.7 אחוזים מהערך הגבוה ביותר, זה מצביע על כך שהשלב יצא מהפסים. לולאת הזרם הממוצעת יכולה לפעול ביותר מ-1000 הרץ, בעוד שלולאת המהירות יכולה לפעול רק בעשרות הרץ.

אם לנסח את זה בצורה יותר טכנית:

1. בקרת מומנט מנוע סרוו

מצב בקרת המומנט הוא להגדיר את מומנט המוצא של ציר המנוע דרך הכניסה של הקצאת הכתובת האנלוגית החיצונית או הישירה. הביצועים הספציפיים הם כדלקמן: לדוגמה, אם 10V מתאים ל-5Nm, כאשר האנלוגי החיצוני מוגדר ל-5V, הפלט של ציר המנוע הוא

2.5Nm: אם עומס גל המנוע נמוך מ-2.5Nm, המנוע יהפוך לחיובי; אם העומס החיצוני שווה ל-2.5Nm, המנוע לא יסתובב; אם המנוע גדול מ-2.5Nm, המנוע יתהפך (בדרך כלל נוצר כאשר יש עומס כבידה). ניתן לשנות את המומנט על ידי שינוי מיידי של הגדרת הכמות האנלוגית, וניתן לשנות את ערך הכתובת המתאים גם באמצעות תקשורת.

הוא משמש בעיקר במכשירי פיתול ופירוק שיש להם דרישות מחמירות על כוח החומר, כגון מכשיר חוט או ציוד משיכת סיבים. יש לשנות את הגדרת המומנט בכל עת בהתאם לשינוי רדיוס הליפוף כדי להבטיח שכוח החומר לא ישתנה עם השינוי ברדיוס הפיתול.

2. בקרת מיקום של מנוע סרוו:

מצב הבקרה הוא בדרך כלל באמצעות תדר דופק הקלט החיצוני כדי לקבוע את גודל מהירות הסיבוב, דרך מספר הפולסים כדי לקבוע את זווית הסיבוב, חלק מהסרוו יכול להיות גם ישירות דרך מצב התקשורת של הקצאת מהירות ותזוזה. מכיוון שלמצב המיקום יכול להיות שליטה קפדנית מאוד על המהירות והמיקום, ולכן הוא משמש בדרך כלל בהתקני מיקום. יישומים כגון כלי מכונת CNC, מכונות דפוס וכן הלאה.

3. מצב מהירות מנוע סרוו:

מעל קלט אנלוגי או תדר דופק ניתן לשלוט על מהירות סיבוב, בהתקן הבקרה העליון של הלולאה החיצונית ניתן למקם גם מצב מהירות בקרת PID, אבל חייב את אות מיקום המנוע או לכוון את אות מיקום העומס למשוב העליון לחישוב. מצב המיקום תומך גם בטבעת החיצונית של העומס הישיר כדי לזהות את אות המיקום. במקרה זה, המקודד בקצה פיר המנוע מזהה רק את מהירות המנוע, ואות המיקום מסופק על ידי התקן הזיהוי הישיר בקצה העומס הסופי. היתרון של מצב זה הוא שניתן להפחית את השגיאה בתהליך שידור הביניים ולהגדיל את דיוק המיקום של המערכת כולה.

4. מדברים על 3 צלצולים

הסרוו נשלט בדרך כלל על ידי שלוש טבעות, ומה שנקרא שלוש הטבעות הן שלוש מערכות ויסות PID שלילי משוב סגור. טבעת ה-PID הפנימית ביותר היא הטבעת הנוכחית, שמתבצעת במלואה בתוך דרייבר הסרוו. התקן Hall מזהה את זרם המוצא של כל שלב של הדרייבר למנוע, ונותן משוב שלילי להגדרת הזרם לוויסות PID, כדי להשיג את זרם המוצא קרוב ככל האפשר לשווה לזרם שנקבע. הטבעת הנוכחית היא לשלוט במומנט המנוע, ולכן פעולת הנהג במצב המומנט היא מינימלית.

התגובה הדינמית היא המהירה ביותר.

הטבעת השנייה היא טבעת המהירות, אשר מותאמת על ידי משוב שלילי PID דרך האות של מקודד המנוע שזוהה. פלט ה-PID בטבעת הוא ישירות ההגדרה של הטבעת הנוכחית, כך שבקרת הטבעת המהירות כוללת את טבעת המהירות ואת הטבעת הנוכחית, במילים אחרות, כל מצב חייב להשתמש בטבעת הנוכחית, הטבעת הנוכחית היא השורש של הבקרה . במקביל של בקרת מהירות ומיקום, מתבצעת במערכת גם בקרת זרם (מומנט) להשגת השליטה המתאימה של המהירות והמיקום.

הטבעת השלישית היא טבעת המיקום, שהיא הטבעת החיצונית ביותר וניתן לבנות אותה בין הדרייבר למקודד המנוע או בין הבקר החיצוני למקודד המנוע או העומס הסופי בהתאם למצב. מכיוון שהפלט הפנימי של טבעת בקרת המיקום הוא הגדרת טבעת המהירות, המערכת מבצעת את הפעולה של כל שלוש הטבעות במצב בקרת המיקום, ובזמן זה למערכת יש את כמות החישוב הגדולה ביותר ואת מהירות התגובה הדינמית האיטית ביותר .