Kontrola ruchu - Motion control

Ten artykuł dotyczy ogólnego terminu przemysłowego. Informacje na temat wykorzystania w filmie można znaleźć w sekcji Fotografia ze sterowaniem ruchem . Informacje na temat użycia w grach zawiera temat Kontroler ruchu .
Film przedstawiający nocne niebo utworzony za pomocą funkcji naświetlania/poklatkowego aparatu DSLR . Fotograf dodał ruch kamery ( sterowanie ruchem ), montując kamerę na skomputeryzowanym montażu teleskopu śledzącym w losowym kierunku poza normalną osią równikową.

Sterowanie ruchem to poddziedzina automatyzacji , obejmująca systemy lub podsystemy zaangażowane w ruchome części maszyn w sposób kontrolowany. Systemy sterowania ruchem są szeroko stosowane w różnych dziedzinach do celów automatyzacji, w tym w inżynierii precyzyjnej , mikroprodukcji , biotechnologii i nanotechnologii . Główne elementy, których to dotyczy, to zazwyczaj sterownik ruchu , wzmacniacz energii i jeden lub więcej podstawowych elementów poruszających lub siłowników . Sterowanie ruchem może być w pętli otwartej lub zamkniętej . W systemach z otwartą pętlą sterownik wysyła polecenie przez wzmacniacz do głównego napędu lub siłownika i nie wie, czy rzeczywiście osiągnięto pożądany ruch. Typowe systemy obejmują sterowanie silnikiem krokowym lub wentylatorem. W celu dokładniejszej kontroli z większą precyzją, do systemu można dodać urządzenie pomiarowe (zwykle w pobliżu ruchu końcowego). Kiedy pomiar jest konwertowany na sygnał, który jest wysyłany z powrotem do kontrolera, a kontroler kompensuje jakikolwiek błąd, staje się systemem z pętlą zamkniętą.

Zazwyczaj położeniem lub prędkością maszyn steruje się za pomocą pewnego rodzaju urządzenia, takiego jak pompa hydrauliczna , siłownik liniowy lub silnik elektryczny , zazwyczaj serwo . Kontrola ruchu jest ważną częścią robotyki i CNC obrabiarek , jednak w tych przypadkach jest to bardziej skomplikowane niż w przypadku korzystania z wyspecjalizowanych maszyn, gdzie kinematyka są zwykle prostsze. Ten ostatni jest często nazywany General Motion Control (GMC). Sterowanie ruchem jest szeroko stosowane w przemyśle opakowaniowym, drukarskim, tekstylnym, produkcji półprzewodników i montażu. Motion Control obejmuje każdą technologię związaną z ruchem obiektów. Obejmuje każdy system ruchu, od systemów o rozmiarach mikro, takich jak mikrosiłowniki indukcyjne typu krzemowego, po systemy typu micro-siml, takie jak platforma kosmiczna. Jednak w dzisiejszych czasach w centrum uwagi sterowania ruchem jest specjalna technologia sterowania systemów ruchu z siłownikami elektrycznymi, takimi jak serwomotory prądu stałego i przemiennego. Sterowanie manipulatorami robotów jest również objęte dziedziną sterowania ruchem, ponieważ większość manipulatorów robotycznych jest napędzana przez serwomotory elektryczne, a kluczowym celem jest sterowanie ruchem.

Przegląd

Podstawowa architektura systemu sterowania ruchem zawiera:

  • Kontroler ruchu, który oblicza i steruje trajektorie mechaniczne (profil ruchu) siłownika muszą być zgodne ( to znaczy , planowania ruchu ), a w zamkniętych systemach pętli, stosuje zwrotne korekt umożliwienia sterowania i w ten sposób realizacji sterowania w zamkniętej pętli.
  • Napęd lub wzmacniacz do przekształcania sygnału sterującego z kontrolera ruchu na energię, która jest przekazywana do siłownika. Nowsze „inteligentne” napędy mogą wewnętrznie zamykać pętle pozycji i prędkości, co zapewnia znacznie dokładniejsze sterowanie.
  • Główny napęd lub siłownik, taki jak pompa hydrauliczna, cylinder pneumatyczny, siłownik liniowy lub silnik elektryczny do ruchu wyjściowego.
  • W systemach z pętlą zamkniętą jeden lub więcej czujników sprzężenia zwrotnego, takich jak enkodery absolutne i przyrostowe , rezolwery lub urządzenia z efektem Halla , które zwracają położenie lub prędkość siłownika do kontrolera ruchu w celu zamknięcia pętli sterowania położeniem lub prędkością.
  • Elementy mechaniczne przekształcające ruch siłownika w pożądany ruch, w tym: koła zębate , wałki, śruby kulowe , pasy , łączniki oraz łożyska liniowe i obrotowe .

Interfejs między kontrolerem ruchu a sterowanymi przez niego napędami jest bardzo istotny, gdy wymagany jest skoordynowany ruch, ponieważ musi zapewniać ścisłą synchronizację . Historycznie rzecz biorąc, tylko otwarty interfejs został na sygnał analogowy, aż do otwartych interfejsów opracowano które spełniają wymagania skoordynowanego sterowania ruchem, przy czym pierwszy SERCOS 1991, który jest teraz zwiększona do SERCOS III . Późniejsze interfejsy zdolne do sterowania ruchem obejmują Ethernet/IP , Profinet IRT , Ethernet Powerlink i EtherCAT .

Wspólne funkcje kontrolne obejmują:

  • Kontrola prędkości.
  • Sterowanie położeniem (od punktu do punktu): Istnieje kilka metod obliczania trajektorii ruchu. Są one często oparte na profilach prędkości ruchu, takich jak profil trójkątny, profil trapezoidalny lub profil krzywej S.
  • Kontrola ciśnienia lub siły.
  • Kontrola impedancji : Ten rodzaj kontroli jest odpowiedni do interakcji z otoczeniem i manipulacji obiektami, na przykład w robotyce.
  • Przekładnia elektroniczna (lub profilowanie krzywek): Pozycja osi zależnej jest matematycznie powiązana z pozycją osi głównej. Dobrym przykładem może być system, w którym dwa obracające się bębny obracają się w określonym stosunku względem siebie. Bardziej zaawansowanym przypadkiem przekładni elektronicznej jest caming elektroniczny. W przypadku krzywkowania elektronicznego oś podporządkowana podąża za profilem, który jest funkcją pozycji głównej. Ten profil nie musi być solony, ale musi być animowaną funkcją

Zobacz też

Zewnętrzne linki

Dalsza lektura

  • Tan KK, TH Lee i S. Huang, Precyzyjne sterowanie ruchem: projektowanie i realizacja , wyd. 2, Londyn, Springer, 2008.
  • Ellis, George, Control System Design Guide, wydanie czwarte: Używanie komputera do zrozumienia i diagnozowania kontrolerów ze sprzężeniem zwrotnym

Bibliografia