Bagaimanakah penggerak elektrik linear mencapai gerakan linear yang tepat melalui kawalan servo kedudukan?

Sebagai peranti memandu utama dalam bidang automasi perindustrian, fungsi teras penggerak elektrik linear adalah untuk menukar isyarat elektrik ke dalam gerakan linear ketepatan tinggi. Mereka digunakan secara meluas dalam kawalan injap, kedudukan lengan robot, peraturan cecair dan senario lain. Aliran kerja berdasarkan prinsip kawalan servo kedudukan. Melalui kerjasama gelung tertutup pemprosesan isyarat, pengiraan sisihan dinamik, pemacu motor dan maklum balas kedudukan, ia menyedari kawalan tepat trajektori gerakan penggerak. Sistem teknikal ini bukan sahaja mengintegrasikan kawalan motor, penghantaran mekanikal dan teknologi penderiaan elektronik, tetapi juga mencerminkan keperluan komprehensif industri moden untuk tindak balas dinamik, ketepatan kedudukan dan kestabilan sistem.

Aliran kerja penggerak elektrik linear bermula dengan isyarat analog yang dihantar oleh sistem kawalan. Biasanya isyarat semasa 4-20mA digunakan sebagai arahan kawalan. Julat isyarat elektrik standard ini bukan sahaja memastikan keupayaan anti-interferensi penghantaran isyarat, tetapi juga menyediakan ruang pelarasan dinamik yang mencukupi untuk sistem. Apabila sistem kawalan mengeluarkan nilai semasa tertentu, penggerak perlu mengubahnya menjadi anjakan linear tertentu. Proses ini bergantung kepada peranan utama pencari kedudukan. Mengambil papan kawalan PM-2 sebagai contoh, litar penukaran analog-ke-digital yang bersepadu secara dalaman dapat menukarkan isyarat semasa ke dalam kuantiti digital, sambil menerima isyarat maklum balas masa nyata dari sensor kedudukan. Nilai sisihan yang dibentuk oleh perbandingan antara kedua -dua menjadi parameter input algoritma kawalan berikutnya.

Inti pengiraan sisihan terletak pada pengenalan algoritma PID. Algoritma secara dinamik menyesuaikan intensiti output arus pemacu melalui gabungan linear perkadaran (P), integrasi (i), dan pembezaan (d). Istilah berkadar secara langsung bertindak balas terhadap sisihan semasa, istilah integral menghapuskan ralat terkumpul jangka panjang, dan istilah pembezaan meramalkan trend perubahan sisihan. Ketiga -tiga bekerja bersama -sama untuk melambatkan penggerak ketika menghampiri kedudukan sasaran untuk mengelakkan overshoot ayunan. Sebagai contoh, apabila sistem kawalan memerlukan penggerak untuk bergerak dari kedudukan awal ke 10mm, pencari kedudukan akan terus membandingkan sisihan antara kedudukan sebenar dan nilai sasaran, dan secara dinamik menyesuaikan arus pemacu motor melalui algoritma PID sehingga sisihan mendekati sifar. Proses ini tidak hanya memerlukan kecekapan algoritma, tetapi juga keupayaan tindak balas masa nyata sistem perkakasan.

Sebagai sumber kuasa penggerak, prestasi motor secara langsung menentukan ciri -ciri dinamik sistem. Motor DC yang berus telah menjadi pilihan arus perdana untuk penggerak elektrik linear kerana tork permulaan yang tinggi dan ciri -ciri turun naik kelajuan rendah. Didorong oleh arus elektrik, motor mengeluarkan gerakan putaran, tetapi senario perindustrian sering memerlukan anjakan linear, jadi penukaran bentuk tenaga perlu dicapai melalui mekanisme transmisi pengurangan dan skru. Reducer mengurangkan kelajuan dan meningkatkan tork melalui gear meshing, manakala skru menukarkan gerakan putaran ke dalam gerakan linear. Sebagai contoh, skru bola boleh mencapai ketepatan kedudukan peringkat mikron kerana geseran yang rendah dan kecekapan yang tinggi; Walaupun skru trapezoid menggunakan fungsi mengunci diri untuk memastikan kedudukan penggerak tidak berubah apabila kuasa dimatikan, yang sesuai untuk senario yang memerlukan daya pegangan statik.

Reka bentuk mekanisme penghantaran mesti mengambil kira kedua -dua ketepatan dan kebolehpercayaan. Ketepatan plumbum, pelarasan preload dan kaedah pelinciran skru bola akan menjejaskan kebolehulangan dan hayat perkhidmatan sistem. Sesetengah penggerak mewah menggunakan struktur kacang ganda pra-ketat untuk menghapuskan pelepasan paksi melalui unsur-unsur elastik, meningkatkan lagi kekakuan penghantaran. Di samping itu, tahap perlindungan rantaian penghantaran tidak boleh diabaikan, terutamanya dalam persekitaran yang berdebu dan lembap, di mana reka bentuk pengedap dan salutan anti-karat dapat memanjangkan hayat peralatan.

Sensor kedudukan adalah "mata" sistem gelung tertutup, dan ketepatan dan kestabilannya menentukan prestasi akhir penggerak. Potentiometer plastik konduktif mencerminkan maklumat kedudukan melalui perubahan nilai rintangan, dan mempunyai kelebihan struktur mudah dan kos rendah, tetapi selepas penggunaan jangka panjang, ketepatan mungkin berkurangan kerana dipakai. Pengekod digital bukan hubungan menyedari pengesanan kedudukan melalui prinsip fotoelektrik atau magnetoelektrik, dan mempunyai ciri-ciri resolusi tinggi dan kehidupan yang panjang, yang sangat sesuai untuk senario gerakan berkelajuan tinggi dan tinggi frekuensi. Sebagai contoh, pengekod tambahan menentukan anjakan relatif dengan mengira nadi, manakala pengekod mutlak boleh secara langsung mengeluarkan kod kedudukan unik untuk mengelakkan masalah kehilangan kedudukan selepas kegagalan kuasa.

Pemprosesan isyarat maklum balas perlu diselaraskan dengan algoritma kawalan. Setelah menerima isyarat sensor, pencari kedudukan perlu menapis dan menyalakannya untuk menghapuskan gangguan bunyi dan kesilapan tak linear. Sebagai contoh, algoritma penapis Kalman dapat menindas isyarat getaran frekuensi tinggi dan meningkatkan nisbah isyarat-ke-bunyi pengesanan kedudukan. Pada masa yang sama, kekerapan pensampelan isyarat maklum balas perlu dipadankan dengan kitaran kawalan untuk memastikan sistem itu dapat bertindak balas terhadap gangguan luaran tepat pada masanya.

Ciri gelung tertutup penggerak elektrik linear Beri mereka keupayaan anti-interference yang kuat. Apabila beban luaran berubah secara tiba -tiba atau voltan bekalan kuasa berubah -ubah, sisihan kedudukan mencetuskan pelarasan dinamik algoritma PID. Sebagai contoh, dalam senario kawalan injap, peningkatan mendadak tekanan saluran paip boleh menyebabkan tork beban penggerak meningkat. Pada masa ini, isyarat sisihan kedudukan akan mendorong motor untuk meningkatkan arus output untuk mengimbangi perubahan beban. Suis had tork dan peranti had perjalanan merupakan lapisan perlindungan perkakasan untuk mengelakkan beban mekanikal yang disebabkan oleh kegagalan perisian.

Keupayaan penyesuaian sistem juga ditunjukkan dalam tetapan parameter. Koefisien keuntungan algoritma PID perlu dioptimumkan mengikut ciri -ciri penggerak dan senario aplikasi. Sebagai contoh, dalam gerakan reciprocating frekuensi tinggi, berat badan berlainan perlu ditingkatkan untuk menindas overshoot; dan di bawah keadaan beban tinggi, kesan jangka integral perlu ditingkatkan untuk menghapuskan kesilapan statik. Sesetengah penggerak menyokong fungsi penalaan diri parameter, yang menyedari konfigurasi parameter kawalan optimum dengan mengenal pasti model sistem secara automatik.