Управление движением
Управление движением (Motion control) — подобласть автоматизации, в которой положение или скорость объекта задается определёнными устройствами, например гидравлическими насосами, электрическими двигателями или линейными приводами, обычно называемыми сервоприводами. Управление движением — важная часть робототехники и станков ЧПУ. Для обычных устройств и механизмов кинематика, как правило, проще, поэтому управление движением для такх объектов в англоязычной литературе называют общим управлением движением (General Motion Control (GMC)). Управление движеним широко используется в производстве упаковки, печати, текстильной промышленности, производстве электроники, на различных сборочных производствах. Как правило, об управлении движением говорят тогда, когда речь идет о сложном синхронном движении по нескольким пространственным координатам и/или когда требуется обеспечить синхронное движение нескольких исполнительных устройств.
Базовая архитектура системы управления движением содержит:
- управляющий контроллер (motion controller), который генерирует набор точек траектории движения и замыкает цепь обратной связи по скорости или по положению.
- Привод (в значении «электрическое или электронное устройство») или усилитель для преобразования сигнала управления от контроллера движения в более высокое напряжение и/или мощность электрического тока, который подается на непосредственный исполнительный механизм — сервопривод (или привод в значении «элекро-механическое устройство». (Часто приводами называют совокупность электронного блока и исполнительного механизма.)
Новые «умные» привода могут замыкать обратную связь внутри себя, обеспечивая тем самым значительно более точный контроль.
- Исполнительные механизмы (сервоприводы), такие как гидравлический насос, пневоматический цилиндр, линейный привод, или электрический двигатель для перемещения объекта управления.
- Один или несколько датчиков обратной связи, такие как оптические датчики положения, концевики, датчики Холла, которые служат для получения позиции и / или скорости движения, которые передаются контроллеру движения для замыкания обратной связи по скорости или по положению.
- Механические компоненты для преобразования движения привода в нужное движение, в том числе: шестерни, валы, ШВП, направляющие, ремни, сцепление, подшипники скольжения и шарикоподшипники.
Интерфейс между управляющим контроллером и приводами может описываться разными стандартами. В 1991 был разработан стандарт SERCOS, который позднее был улучшен до SERCOS III. Также используются Profinet IRT и EtherCAT.
Общие функции управления включают в себя:
- управление скоростью
- управление положением (от точки-к точке). Есть несколько методов расчета траектории движения. Обычно эти методы используют профили скорости перемещения, (треугольный, трапециевидный, S-подобный (S-curve))
- управление силой или давлением.
- Синхонное движение по несколькми координатам. В прослейшем случае это — «электронный редуктор», когда положение подчиненной (slave) оси математически привязывается к положению основной (master) оси. Примером может служить система с двумя вращающимися барабанами, в которой скрости вращения барабанов должны находиться в заданном соотношении соотношении. В более сложном примере подчиненная ось следует профилю скорости, которая является функцией от положения основной оси.
