Робот холбогч, серво мотор, гимбаль зэрэг өндөр нарийвчлалтай хөдөлгөөнийг хянах програмуудад соронзон кодлогч нь контактгүй ажиллагаа, бохирдуулагчид тэсвэртэй, авсаархан хэмжээтэй зэргээс шалтгаалан байрлалыг хариулах үндсэн төхөөрөмж болж байна. Гэсэн хэдий ч олон инженерүүд практикт урам хугарах асуудалтай тулгардаг - өнцгийн шилжилт : мотор хөдөлгөөнгүй байсан ч өнцгийн уншилт нь аажмаар 'тэнүүдэг' эсвэл температурын өөрчлөлтийн үед нарийвчлал мэдэгдэхүйц буурдаг. Соронзон кодын дискний өнцгийн шилжилт хаанаас гардаг вэ, бид үүнийг хэрхэн засах вэ?
1. Өнцгийн шилжилт гэж юу вэ, энэ нь хаанаас гардаг вэ?
А Соронзон кодлогч нь моторын тэнхлэгт залгагдсан байнгын соронзны эргэлдэх соронзон орныг илрүүлж, 90° фазын зөрүүтэй синус/косинусын дохиог гаргаж, дараа нь артангенсийн функцээр өнцгийг тооцоолно. Онолын хувьд энэ бол төгс хэмжилтийн хэлхээ юм. Гэвч бодит байдал дээр янз бүрийн оновчтой бус хүчин зүйлүүд нь өнцгийн уншилтыг жинхэнэ утгаас нь хазайхад хүргэдэг - энэ нь 'өнцгийн шилжилт' юм.
Дүгнэж хэлэхэд, өнцгийн шилжилт нь гурван үндсэн зүйлээс үүдэлтэй.
1.1 Механик суурилуулалтын алдаа
Энэ бол хамгийн нийтлэг буруутан юм. Соронзон ба мэдрэгчийн мэдрэгчийн төвийн хоорондох радиаль офсет (экцентрисит), эргэлтийн тэнхлэг ба чипийн хэвийн хоорондох өнцөг (налалт), хэт их буюу хэлбэлзэлтэй агаарын цоорхой зэрэг нь соронзон орны дохиог шууд гажуудуулдаг. Жишээлбэл, 0.3 мм-ийн хазайлт нь ± 2.1 ° өнцгийн алдааг үүсгэж болно. Түүнчлэн, жигд бус соронзлол эсвэл жигд бус соронз хэлбэр нь мэдрэгчтэй талбарыг хамгийн тохиромжтой синусоид долгионы хэлбэрээс хазайхад хүргэдэг.
1.2 Орчны температурын өөрчлөлт
Холл мэдрэгч ба дохио боловсруулах хэлхээний шинж чанар нь температурын дагуу өөрчлөгддөг. Температур өсөхийн хэрээр соронзны талбайн хүч буурч, чипийн офсет хүчдэлийн шилжилт, ADC-ийн лавлагаа хүчдэл хэлбэлздэг - эдгээр хүчин зүйлүүд нийлээд өнцгийн уншилтанд ихээхэн температурын зөрүү үүсгэдэг. Бодит хэмжилтээс харахад янз бүрийн соронзон чанарын хувьд тэг цэгийн температурын шилжилт +0.02 °/℃-аас +0.15 °/℃ хүртэл муудаж болно.
1.3 Гадны хөндлөнгийн оролцоо ба динамик хүчин зүйлүүд
Хөндлөн хөндлөнгийн хөндлөнгийн соронзон орон нь Лиссажоусын дүрсийн төвийг шилжүүлж, 0 ° ба 180 ° -аас бусад бараг бүх өнцөгт алдаа үүсгэдэг. Түүнчлэн, өндөр хурдны моторын үйл ажиллагааны явцад динамик хариу урвалын саатал, тэжээлийн хангамжийн долгионоос үүсэх дохионы дуу чимээ нь уншилтын өнцгийг чичирч, тогтворгүй болгодог.
2. Шийдэл: Техник хангамж, тохируулга, алгоритмын хослол
Өнцгийн шилжилтийг шийдэх ганц 'шидэт сум' байдаггүй. Механик суурилуулалт, чип тохируулга, алгоритмын нөхөн олговор гэсэн гурван түвшинд зохицуулалттай арга барил шаардлагатай.
Түвшин 1: Хатуу техник хангамжийн суурь – Алдааг эх сурвалж дээр зогсоох
Нарийвчлалтай суурилуулалт нь хамгаалалтын эхний шугам юм. Соронзон кодлогч нь угсралтын хүлцэлд нэлээд мэдрэмтгий байдаг. Ерөнхийдөө агаарын цоорхойг 1.0 мм-ээс 3.0 мм (2.0 мм оновчтой), коаксиал хазайлт ≤ 0.05 мм, хазайлтын өнцөг ≤ 3 ° хооронд байх ёстой. Суулгах явцад тохируулгын хувьд залгах хэмжигч эсвэл лазерын тохируулагч хэрэгслийг ашиглана. Мөн кодлогчийг моторын ороомог, цахилгаан транзистор зэрэг хүчтэй соронзон хөндлөнгийн эх үүсвэрээс хол байлгах; шаардлагатай бол Permalloy соронзон бамбайг нэмнэ.
Соронзон сонголт нь бас чухал юм. Гадаргуугийн талбайн хүч нь 300 мТ-аас 500 мТ хүртэлх нэг хос тэнхлэгийн соронзлолт дугуй соронзыг сонго. Чанар муутай соронз нь тэгш бус талбайтай төдийгүй температурын шинж чанар муутай бөгөөд энэ нь шилжилтийг шууд дордуулдаг.
Цахилгаан хангамж ба ПХБ-ийн загвар нь сайн туршлагыг дагаж мөрдөх ёстой. Цахилгааны долгионыг 10 мВ дотор удирдаж, SPI дохионы шугам нь богино, ижил урттай, цэвэрхэн чиглэгдсэн байх ёстой. Соронзон мэдрэгч элементүүдэд шимэгчийн багтаамжийн хөндлөнгийн оролцоог багасгахын тулд чипний доор зэс цутгах эсвэл ул мөр тавьж болохгүй.
Түвшин 2: Чип тохируулгыг хамгийн их ашиглаарай - Үйлдвэрийн нарийвчлалыг практикт хэрэгжүүлээрэй
Орчин үеийн соронзон кодлогч чипүүд нь ихэвчлэн олон тооны тохируулгын үе шатуудыг агуулдаг бөгөөд энэ нь өнцгийн шилжилтийг зохицуулах хамгийн шууд арга юм.
Үйлдвэрийн тохируулга (чипийн түвшин): Өргөст ялтсын туршилтын явцад чип үйлдвэрлэгч нь тогтмол гүйдлийн офсет нөхөн олговор, далайцын тэнцвэргүй байдлын засвар, квадратын алдааны засварыг аль хэдийн гүйцэтгэдэг бөгөөд параметрүүдийг чип дээрх EEPROM-д хадгалдаг. Энэ бол нарийвчлалын 'суурь' юм.
Хэрэглэгчийн өөрөө шалгалт тохируулга (системийн түвшин): Суулгасны дараа моторыг тогтмол хурдтайгаар нэг бүтэн эргүүлнэ. Суурилуулсан DSP нь бүхэл бүтэн эргэлтийн турш өнцгийн өгөгдлийг цуглуулж, суурилуулалтын хазайлт, агаарын зайны өөрчлөлт болон бусад алдааг автоматаар тодорхойлж, нөхдөг. Олон чип нь гадны хост шаардлагагүйгээр нэг товшилтоор гохыг дэмждэг бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлд маш тохиромжтой.
Динамик температурын өөрчлөлтийн нөхөн олговор: Чип нь температурыг бодит цаг хугацаанд хянадаг. Температур нь тохируулсан утгаас хазайх үед өнцгийг засахын тулд температурын нөхөн олговрын коэффициентийг автоматаар хэрэглэнэ. Жишээлбэл, Naxin Micro MT6835 нь гурван үе шаттай шалгалт тохируулгын системийг ашигладаг бөгөөд бүрэн температурын хэлбэлзлийг ± 0.08 ° дотор байлгадаг.
Түвшин 3: Алгоритмын нөхөн олговор – Нарийвчлалыг цаашид сайжруулах
Илүү өндөр нарийвчлал шаарддаг програмуудын хувьд нэмэлт алгоритмын нөхөн төлбөр шаардлагатай.
Дасан зохицох онлайн шалгалт тохируулга: Уламжлалт офлайн шалгалт тохируулга нь нөхөн олговрын параметрүүдийг засдаг бөгөөд температурын өөрчлөлт эсвэл соронзны хөгшрөлтийн улмаас урт хугацааны шилжилт хөдөлгөөнд дасан зохицож чадахгүй. Рекурсив хамгийн бага квадратууд (RLS) дээр суурилсан дасан зохицох алгоритм нь температурын бүрэн мужид (–40 ℃-аас +125 ℃) өнцгийн алдааг ±0.05°-д байлгаж, нөхөн олговрын параметрүүдийг бодит цаг хугацаанд шинэчлэх боломжтой.
Дуу чимээг бууруулах зорилгоор Калман шүүлтүүр: Өнцгийн чичиргээ үүсгэдэг өндөр давтамжийн дуу чимээний хувьд Калман шүүлтүүр нь ажиглалтын дуу чимээг үр дүнтэй дарж, өнцгийн гаралтын тогтвортой байдлыг сайжруулдаг.
Мэдрэлийн сүлжээний нөхөн төлбөр: Температурын шилжилтийн шинж чанарт тохирох мэдрэлийн сүлжээний загварыг барьж болно; Хязгаарлагдмал тооны сургалтын давталтын дараа энэ нь өндөр нарийвчлалтай дасан зохицох температурын шилжилтийн залруулгад хүрдэг.
'Тоног төхөөрөмжийн суурилуулалт + чип тохируулга + алгоритмын нөхөн олговор' гэсэн хосолсон арга барилаар орчин үеийн соронзон кодлогч нь гайхалтай өндөр нарийвчлалд хүрч чадна:
MT6816 нь системийн түвшний нэгдсэн өнцгийн алдааг ±0.03° -д хүргэдэг.
MT6835 нь шалгалт тохируулга хийсний дараа өөрийн интеграл шугаман бус байдлыг (INL) ±1°-аас <±0.07° хүртэл сайжруулж , бүрэн температурын шилжилтийг < ±0.08° болгон сайжруулдаг..
Зарим өндөр зэрэглэлийн шийдлүүд нь INL-ийг ±0.03° хүртэл оновчтой болгож , гимбаль болон серво төхөөрөмжид шаардлагатай ±0.05° түвшний нарийвчлалыг хангаж чадна.
4. Дүгнэлт ба хэтийн төлөв
Нэг ёсондоо соронзон кодын дискний өнцгийн шилжилт нь соронзон орны дохион дээр механик, дулааны, цахилгаан соронзон болон бусад хүчин зүйлийн нөлөөллөөс үүссэн эвдрэлийн үр дүн юм. Ганцхан эм гэж байдаггүй; Энэхүү шийдэл нь зарчмыг баримтлах ёстой 'Тоног төхөөрөмж нь суурь, шалгалт тохируулга нь үндсэн суурь, алгоритм нь дуусгагч' .
Суурилуулалтын нарийвчлал нь суурь юм - агаарын цоорхой, коаксиаль байдал, соронзны сонголтыг үл тоомсорлож болохгүй.
Чип тохируулга нь үндсэн хэрэгсэл юм - үйлдвэрийн тохируулга болон хэрэглэгчийн өөрөө тохируулгыг бүрэн ашиглах.
Алгоритмын нөхөн олговор нь дэвшилтэт алхам юм - эрэлт хэрэгцээтэй хувилбаруудад дасан зохицох шүүлтүүр, онлайн тохируулгыг нэвтрүүлэх.
Чип интеграцчилал нэмэгдсээр, AI алгоритмууд нэвтэрч байгаа тул ирээдүйн соронзон кодлогч нь 'өөрийгөө мэдрэх, өөрөө тохируулах, өөрийгөө нөхөх' чадварт шилжих болно. Тэр үед өнцгийн шилжилт нь инженерүүдийн толгойны өвчин байхаа больж, роботын холболтын нарийвчлал, найдвартай байдал шинэ өндөрлөгт хүрэх болно.
