Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( июль 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Управление движением - это подраздел автоматизации , охватывающий системы или подсистемы, контролируемые движущимися частями машин. Системы управления движением широко используются в различных областях автоматизации, включая точное машиностроение , микропроизводство , биотехнологии и нанотехнологии . [1] Основные задействованные компоненты обычно включают контроллер движения , усилитель энергии и один или несколько первичных двигателей или исполнительных механизмов . Управление движением может быть разомкнутым или замкнутым.. В системах с разомкнутым контуром контроллер посылает команду через усилитель первичному двигателю или исполнительному механизму и не знает, действительно ли было достигнуто желаемое движение. Типичные системы включают управление шаговым двигателем или вентилятором. Для более жесткого контроля с большей точностью к системе может быть добавлено измерительное устройство (обычно около конечного движения). Когда измерение преобразуется в сигнал, который отправляется обратно в контроллер, и контроллер компенсирует любую ошибку, это становится системой с замкнутым контуром.
Обычно положение или скорость машин регулируются с помощью какого-либо устройства, такого как гидравлический насос , линейный привод или электродвигатель , обычно сервопривод . Управление движения является важной частью робототехники и ЧПУ станков , однако в этих случаях является более сложным , чем при использовании специализированных машин, где кинематика , как правило , проще. Последний часто называют General Motion Control (GMC). Управление движением широко используется в упаковке, полиграфии, текстиле, производстве полупроводников., и сборочная промышленность. Управление движением включает в себя все технологии, связанные с движением объектов. Он охватывает все системы движения, от микромасштабных систем, таких как кремниевые микроиндукционные приводы, до микросистем, таких как космическая платформа. Но в наши дни в центре внимания управления движением находятся специальные технологии управления системами движения с электрическими приводами, такими как серводвигатели постоянного / переменного тока. Управление роботами-манипуляторами также входит в сферу управления движением, потому что большинство роботов-манипуляторов приводится в действие электрическими серводвигателями, и ключевой задачей является управление движением. [2]
Обзор [ править ]
Базовая архитектура системы управления движением содержит:
- Контроллер движения, который механические траектории (профиль движения) привод должен следовать вычисляет и управление ( то есть , планирование движения ) и, в системах с замкнутым контуром, использует обратную связь для коррекции управления делает и таким образом осуществить управление с обратной связью.
- Привод или усилитель для преобразования управляющего сигнала от контроллера движения в энергию, которая подается на исполнительный механизм. Новые «интеллектуальные» приводы могут замкнуть контуры положения и скорости изнутри, что приводит к гораздо более точному управлению.
- Первичный двигатель или привод , такой как гидравлический насос, пневматический цилиндр, линейный привод, или электродвигатель для выходного движения.
- В системах с замкнутым контуром один или несколько датчиков обратной связи, таких как абсолютные и инкрементальные энкодеры , резольверы или устройства на эффекте Холла, возвращают положение или скорость привода в контроллер движения, чтобы замкнуть контуры управления положением или скоростью.
- Механические компоненты для преобразования движения привода в желаемое движение, в том числе: шестерни , вал, шариковый винт , ремни , рычаги , а также линейные и вращательные подшипники .
Интерфейс между контроллером движения и управляемыми им приводами очень важен, когда требуется скоординированное движение, поскольку он должен обеспечивать тесную синхронизацию . Исторически единственным открытым интерфейсом был аналоговый сигнал, пока не были разработаны открытые интерфейсы, удовлетворяющие требованиям координированного управления движением, первым из которых был SERCOS в 1991 году, который теперь расширен до SERCOS III . Более поздние интерфейсы, способные управлять движением, включают Ethernet / IP , Profinet IRT , Ethernet Powerlink и EtherCAT .
Общие функции управления включают:
- Контроль скорости.
- Управление положением (точка-точка): существует несколько методов расчета траектории движения. Они часто основаны на профилях скорости движения, таких как треугольный профиль, трапециевидный профиль или профиль S-образной кривой.
- Контроль давления или силы.
- Управление импедансом : этот тип управления подходит для взаимодействия с окружающей средой и манипулирования объектами, например, в робототехнике.
- Электронный редуктор (или профилирование кулачка): положение ведомой оси математически связано с положением ведущей оси. Хорошим примером этого может служить система, в которой два вращающихся барабана вращаются с заданным соотношением друг к другу. Более продвинутый случай электронного переключения передач - электронный кулачок. С электронным кулачком ведомая ось следует профилю, который является функцией ведущего положения. Этот профиль не нужно солить, но это должна быть анимированная функция.
См. Также [ править ]
- Соответствие движению для отслеживания движения в компьютерных изображениях
- Мехатроника , наука об интеллектуальных устройствах с компьютерным управлением
- Система контроля
- ПИД-регулятор , пропорционально-интегрально-производный регулятор
- Поворот
- Пневматика
- Ethernet / IP
- Высокоэффективная система позиционирования для управления высокой точностью на высокой скорости
Внешние ссылки [ править ]
- Что такое контроллер движения? Техническое резюме для инженеров по движению
Дальнейшее чтение [ править ]
- Тан К.К., Ли Т.Х. и С. Хуанг, Прецизионное управление движением: разработка и реализация , 2-е изд., Лондон, Springer, 2008.
- Эллис, Джордж, Руководство по проектированию систем управления, четвертое издание: Использование компьютера для понимания и диагностики контроллеров обратной связи
Ссылки [ править ]
- ^ Ма, июнь; Ли, Сяоцун; Тан, Кок Кионг (2020). «1.1: Обзор систем управления движением». Расширенная оптимизация для систем управления движением . США: CRC Press, Taylor & Francis Group. п. 1. ISBN 1000037118. [1] , Google Книги, последнее посещение - 30 апреля 2020 г.
- ^ Harashima, F. (1996). «Последние достижения мехатроники». Материалы Международного симпозиума IEEE по промышленной электронике . 1 . С. 1–4. DOI : 10.1109 / ISIE.1996.548386 . ISBN 0-7803-3334-9.