Liikumisjuhtimine on üks tööstusliku juhtimise valdkonna tuumadest, mis mängib tohutut rolli trükkimisel, pakkimisel, kokkupanekul ja muudes tööstuslikes stsenaariumides. Liikumisjuhtimine pärineb mootori juhtimisest, mootori juhtimise ülesanne on juhtida ühe mootori pöördemomenti, kiirust, asendit ja muid parameetreid, nii et mootor täidaks määratud toimingu. Liikumisjuhtimine põhineb mootori juhtimisel, et realiseerida mitme mootori juhtimine, juhtimissüsteem koordineerib automaatselt mitut mootorit määratud liikumise lõpuleviimiseks. Kompleksse ja täpse liikumisjuhtimissüsteemi rakendamine vähendab oluliselt tootmiskulusid ja vähendab ka töötlemisel valesti toimimist ning parandab toodete kvaliteeti. Tänapäeval, tööstusliku tootmise automatiseerimise tehnoloogia kiire arenguga, kasutatakse logistikatööstuses ja suurtes koosteliinides laialdaselt mitmesuguseid liikumisjuhtimissüsteeme.
Meie nägemuses sageli esinev mehaaniline õlg on liikumisjuhtimissüsteemi kõige kriitilisem lüli, mis aitab tööstuslikku tootmist. Praegu on maailma kõige arenenumal mehaanilisel käel 7 käiguta liigendit ja iga mootor käitab liigendit. Kui manipulaator on normaalses töös, koordineerib liikumisjuhtimissüsteem seitset mootorit korraga, nii et manipulaator saab hõlpsasti haarata objekti mis tahes ruumis. Lisaks sellele võib see täita muid keerukaid funktsioone, see võib isegi aidata inimestel koristada või pilli mängida.
Mõned aastad tagasi plahvatasid Internetis plahvatuslikult liikuvad robotid kui liikumisjuhtimise mikrokosmos. Kui pühkimisrobot on liikumismarsruudi koostanud, käivitab liikumisjuhtimissüsteem mootorit erinevate toimingute tegemiseks, et pühkimisrobot saaks ülesande tõhusalt täita. Tehases kasutatakse robotkätt laialdaselt konveieril, autode tootmise konveieril, robotkäe abil saab keevitamise ja montaaži lõpuleviimiseks hõlpsasti tõsta kümneid kilogramme või isegi sadu kilogramme osi. Nagu näeme, ei kasutata liikumisjuhtimissüsteeme mitte ainult tööstuses, vaid leidub ka meie elu kõige lähedasemates kohtades.
Liikumisjuhtimissüsteemi mõistmiseks on oluline mõista liikumiskäsu täitjaid – mootoreid. Enamik liikumisjuhtimissüsteemis kasutatavatest mootoritest on samm- ja servomootorid. Järgnev Xiaobian tutvustab lühidalt kahte tüüpi mootoreid.
1 astmeline mootor
Sammmootor suudab sisendimpulsi signaali muuta nurknihkeks. Sammmootori normaalses töös sõltuvad mootori kiirus, asend, kiirus ja aeglustus ainult impulsssignaalide sagedusest ja arvust ning koormuse muutus neid ei mõjuta. Kui samm-mootori draiver võtab vastu impulsssignaali, paneb see samm-mootori pöörlema fikseeritud nurga all määratud suunas. Seda nimetatakse "sammunurgaks" ja see pöörleb samm-sammult, üks samm korraga, ja siit saab tõukemootor oma nime.
2 servomootor
Servomootor teisendab vastuvõetud elektrisignaali mootori võlli nurknihke väljundiks ja servomootori draiver juhib kolmefaasilist elektrit, et moodustada elektromagnetväli ja rootor pöörleb magnetvälja toimel. Servomootori kooder edastab signaali juhile ja juht reguleerib rootori pöörlemisnurka vastavalt tagasiside väärtuse ja sihtväärtuse võrdlusele.
Kahe mootori võrdlus
1. Erinevad kontrollimeetodid
Sammmootor kasutab avatud ahela juhtimist ja servomootor kasutab suletud ahela juhtimist. Kahe juhtimismeetodi erinevus seisneb selles, et suletud ahela juhtseade võrdleb sihtväärtust tegeliku väärtusega ja reguleerib mootori asendit. Seevastu servomootori juhtimistäpsus on parem kui samm-mootoril.
2 Erinev juhtimistäpsus
Mida rohkem on samm-mootoril faase, seda suurem on selle täpsus. Faasimootori {{0}}kulu on madal, kuid madalal kiirusel on vibratsioon suur ja pöördemoment langeb suurel kiirusel kiiresti. 5-Faasmootoril on väike vibratsioon ja hea kiire jõudlus, mis on 30–50 protsenti suurem kui 2-faasimootori kiirus, ja võib mõnikord isegi servomootorit asendada. Servomootoriga on kaasas kooder ja mida rohkem on kooderil skaalasid, seda suurem on täpsus. Üldiselt on servomootori täpsus võrdne 0,036-kraadise sammunurgaga samm-mootoriga, loomulikult pole nii väikest samm-mootori sammunurka, üldise samm-mootori astmenurk on 1,8, ülaltoodu on lihtsalt analoogia, on näha, et ülitäpse liikumisjuhtimise rakendamisel on servomootori jõudlus samm-mootorist kaugel.
3 Erinevad madalsageduslikud omadused
Erinevalt servomootoritest kasutavad samm-mootorid summutustehnoloogiat või jaotustehnoloogiat, et ületada madalatel kiirustel esinevat vibratsiooni. Madala kiirusega samm-mootor on endiselt altid vibratsioonile ja servomootor, olenemata suurest või madalast kiirusest, ei ilmu vibratsiooninähtust.
4. Erinevad liikumise jõudlus
Sammmootor on avatud ahelaga juhtimine, liiga kõrge käivitussagedus või koormus võib kergesti põhjustada sammu kaotamise nähtust, liiga suur kiirus seiskamisel on lihtne põhjustada ületamist, servomootor on suletud ahelaga juhtimine, servodraiver saab otse tagasisidesignaali proovi võtta Mootori kodeerija, sisemise kiiruskontuuri ja asendikontuuri puhul üldiselt ei paista sammu kaotatud või ületamise nähtus.
5 Kiirus varieerub vastavalt
Sammmootoritel kulub staatiliselt töökiirusele kiirendamiseks sadu millisekundeid, samas kui servomootoritel kulub üldjuhul vaid mõni millisekund, mida saab kasutada kiiret käivitamist ja seiskamist nõudvates juhtimisolukordades.
Ülaltoodud võrdluse põhjal on servomootorid paljudes jõudluse aspektides paremad kui samm-mootorid. Kas mootorimudelite valimisel on õige valida servomootoreid? Ei, servomootori hind on palju kõrgem kui samm-mootori hind, samm-mootori hind on kulutasuvuse poolest kui servomootori hind, pärast kahe mootori omaduste omandamist on vastavalt erinevatele vajadustele eriti oluline valida õiget tüüpi mootor.
Liikumisjuhtimissüsteemid ei koosne ainult mootoritest ja täiturmehhanismidest, vaid neist olulisemad on juhtimisskeemid või algoritmid, mis koordineerivad mitme mootori liikumist. Näiteks on olemas liikumissüsteem, mille puhul kile mähitakse ümber kahe mootoriga käitatava pöördaluse, nii et kile saab määratud kile kerimiskiirusel purunemata lahti rullida ühelt pöördaluselt teisele. Kile mähkimise käigus muutub kahe pöördlaua mähise läbimõõt pidevalt. Tagamaks, et kile ei puruneks ja vastaks määratud kile mähiskiirusele, tuleb kahe mootori kiirust pidevalt reguleerida, mis nõuab suletud ahela juhtimiseks PID-algoritmi kasutamist, nii et juhitav objekt: pinge tagasiside väärtus mõjutab mootori kiirust. Sel viisil, tuginedes servomootori kiirele reageerimisvõimele, vähendatakse kiirust, kui pinge on liiga suur, ja kiirust kiirendatakse, kui pinge on liiga väike. Pideva reguleerimise korral saavutab kile pinge ja kerimiskiirus nõuetele.
Lisaks PID-algoritmile kasutatakse 6 vabadusastme või isegi 7 vabadusastmega manipulaatori juhtimissüsteemis ka liikumise erinevuse algoritmi, et tagada manipulaatori jooksmine määratud asendisse. Liikumisjuhtimissüsteemi skeemi kvaliteet määrab, kas süsteem on ohutu ja töökindel ning kas tõhusus on kõrge. Suurepärase programmikujunduse oskus muudab meid konkurentsivõimelisemaks.