Управления движением - Motion control

Эта статья об общепромышленном термине. Для использования в кино см. Фотография с управлением движением. Для использования в играх см. Контроллер движения.
Видео о ночное небо создан с DSLR камеры время выдержки / замедленная съемка. Фотограф добавил движение камеры (управления движением) путем установки камеры на компьютеризированную монтировку телескопа, отслеживающую в произвольном направлении от нормальной экваториальной оси.

Управления движением является подполе автоматизация, охватывающие системы или подсистемы, задействованные в движущихся частях машин контролируемым образом. Система управления движением широко используется в различных областях для автоматизации, в том числе точное машиностроение, микропроизводство, биотехнология, и нанотехнологии.[1] Основные задействованные компоненты обычно включают контроллер движения, усилитель энергии и один или несколько первичные двигатели или же приводы. Управление движением может быть открытый цикл или же замкнутый цикл. В системах с разомкнутым контуром контроллер посылает команду через усилитель на первичный двигатель или исполнительный механизм и не знает, действительно ли было достигнуто желаемое движение. Типичные системы включают шаговый двигатель или управление 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 контролируются с помощью какого-либо устройства, такого как гидравлический насос, линейный привод, или же электрический двигатель, как правило сервопривод. Управление движением - важная часть робототехника и ЧПУ Станки, однако в этих случаях это более сложно, чем при использовании со специализированными машинами, где кинематика обычно проще. Последний часто называют Общее управление движением (GMC). Управление движением широко используется в упаковке, печати, текстиле, производство полупроводников и сборочная промышленность. Управление движением охватывает все технологии, связанные с перемещением 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 находится особая технология управления системами движения с электрическими приводами, такими как серводвигатели постоянного / переменного тока. Управление роботизированными 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

Базовая архитектура системы управления движением содержит:

  • Контроллер движения, который вычисляет и контролирует механические траектории (профиль движения), по которым исполнительный механизм должен следовать (т.е., планирование движения ) и, в системах с замкнутым контуром, использует Обратная связь чтобы внести коррективы в управление и, таким образом, реализовать управление с обратной связью.
  • Привод или усилитель мощности 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.
  • А первичный двигатель или же привод например, гидравлический насос, пневматический цилиндр, линейный привод или электродвигатель для выходного движения.
  • В системах с обратной связью один или несколько датчиков обратной связи, таких как абсолютный и инкрементальные энкодеры, резолверы или же эффект Холла устройства для возврата положения или скорости привода к контроллеру движения, чтобы замкнуть контуры управления положением или скоростью.
  • Механические компоненты для преобразования движения привода в желаемое, в том числе: шестерни валопровод, шариковый винт, ремни, связи, а также линейные и вращательные подшипники.

Интерфейс между контроллером движения и управляемыми им приводами очень важен, когда требуется скоординированное движение, так как он должен обеспечивать плотное синхронизация. Исторически единственным открытым интерфейсом был аналоговый сигнал, пока не были разработаны открытые интерфейсы, удовлетворяющие требованиям координированного управления движением. SERCOS в 1991 году, который теперь расширен до СЕРКОС 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.
  • Контроль импеданса: Этот тип управления подходит для взаимодействия с окружающей средой и манипулирования объектами, например, в робототехнике.
  • Электронное зубчатое зацепление (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. При использовании электронного кулачка ведомая ось следует профилю, который является функцией ведущего положения. Этот профиль не нужно солить, но он должен быть анимированным. функция

Смотрите также

внешняя ссылка

дальнейшее чтение

  • Тан К. К., Т. Х. Ли и С. Хуанг, Прецизионное управление движением: разработка и реализация, 2-е изд., Лондон, Springer, 2008.
  • Эллис, Джордж, Руководство по проектированию системы управления, четвертое издание: Использование компьютера для понимания и диагностики контроллеров обратной связи

Рекомендации

  1. ^ 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 Проверено 30 апреля 2020 года.
  2. ^ Харашима, Ф. (1996). «Последние достижения мехатроники». Материалы международного симпозиума IEEE по промышленной электронике. 1. С. 1–4. Дои:10.1109 / ISIE.1996.548386. ISBN  0-7803-3334-9.