Серво мотор, робот холболт, цахилгаан ээрэх зэрэг өндөр хүчин чадалтай хөдөлгөөнийг хянах програмуудад соронзон кодлогч нь жижиг хэмжээтэй, газрын тосны эсэргүүцэл, чичиргээ тэсвэрлэх чадвар, хямд өртөг зэргээс шалтгаалан түгээмэл болж байна. Гэсэн хэдий ч олон инженерүүд өндөр хурдны эргэлтийг турших явцад хүнд хэцүү асуудалтай тулгардаг: кодлогчийн мэдээлсэн өнцөг нь роторын бодит байрлалаас хазайдаг - 'фазын хазайлт' нь хурд нэмэгдэх тусам улам дорддог. Бага хурдтай үед энэ нь зөвхөн бага зэрэг хурдны долгион болон дуу чимээг ихэсгэж болох боловч өндөр хурдтай үед энэ нь удирдлагын тогтворгүй байдалд хүргэдэг.
I. Робот соронзон кодлогч мэдрэгч нь өнцгийг хэрхэн 'Хардаг' вэ?
Соронзон кодлогчийн үндсэн бүтцийг товчхон авч үзье.
Ердийн соронзон кодлогч нь гурван хэсгээс бүрдэнэ.
1. Соронзон цагираг : роторын төгсгөл эсвэл босоо амны өргөтгөл дээр суурилуулсан, тойргийнхоо эргэн тойронд олон хос туйл (N/S ээлжлэн) тархсан.
2. Соронзон мэдрэгч : ихэвчлэн Hall, AMR, GMR, TMR гэх мэтийг соронзон орны өөрчлөлтийг мэдрэхийн тулд цагирагийн гадаргууд ойртуулдаг.
3. Дохио боловсруулах хэлхээ : сул мэдрэгчийн дохиог өсгөж, нөхцөл болгож, интерполяци хийж, эцэст нь өнцөг эсвэл квадрат импульсийг гаргадаг.
Соронзон цагираг эргэх үед мэдрэгч нь тогтмол соронзон орны өөрчлөлтийг илрүүлж, бараг синусоид/косинусоид дохиог гаргадаг. Эдгээр хоёр дохионы үе шатыг шийдвэрлэснээр роторын өнцгийг олж авна.
Хамгийн тохиромжтой нь соронзон орны тархалт нь төгс синусоид бөгөөд мэдрэгчийн гаралт нь механик өнцөгт яг тохирч байна. Гэсэн хэдий ч өндөр хурдны эргэлтийн үед энэхүү 'хамгийн тохиромжтой захидал харилцаа' нь олон хүчин зүйлийн нөлөөгөөр тасалдаж, фазын хазайлт үүсдэг.
II. Фазын хазайлт гэж юу вэ, яагаад энэ нь өндөр хурдтай үед илүү тод илэрдэг вэ?
Энгийнээр хэлбэл, фазын хазайлт нь 'кодлогчийн хүлээн авсан өнцөг' ба 'роторын жинхэнэ өнцөг' хоорондын зөрүү юм..
Жишээлбэл, хэрэв ротор нь 30 ° -т байгаа боловч кодлогч нь 32 ° гаралттай бол энэ 2 ° нь фазын хазайлт юм. Бага хурдтай үед энэ хазайлт нь ердөө 0.1° байх ба бараг мэдэгдэхүйц биш байх; гэхдээ хурд нэмэгдэх тусам хазайлт нь хэд хэдэн градус, бүр арав гаруй градус хүртэл нэмэгдэж, хяналтын гүйцэтгэлийг ихээхэн доройтуулдаг.
Яагаад хазайлт өндөр хурдтайгаар нэмэгддэг вэ? Гол шалтгаанууд нь дараах байдалтай байна.
1. Механик суурилуулалтын алдаа 'томруулсан'
Соронзон цагираг ба босоо амны хооронд төгс коаксиаль тохируулга хийх боломжгүй юм. Бөгж нь 0.05 мм-ийн хазгай байна гэж бодъё - бага хурдтай үед мэдрэгч нь үүссэн талбайн гажуудлыг тэсвэрлэх чадвартай; өндөр хурдтай үед төвөөс зугтах хүч, чичиргээ нь хазайлтыг нэмэгдүүлж, соронзон долгионы хэлбэрийг гажуудуулж, үе үе фазын хазайлтыг үүсгэдэг.
Үүний нэгэн адил цагирагийн төгсгөлийн гүйдэл, тэнхлэгийн зай, динамик тэнцвэр муутай зэрэг нь өндөр хурдтай үед нэмэлт өндөр давтамжийн эвдрэлийг үүсгэдэг.
2. Мэдрэгчийн хариу өгөх хурд хангалтгүй
Бөгжний хурд нэмэгдэхийн хэрээр соронзон орны хэлбэлзлийн давтамж нэмэгддэг. Жишээлбэл, 10,000 эрг / мин хурдтай 32 туйлтай хос цагирагтай бол талбайн давтамж нь ойролцоогоор 5.3 кГц; 30,000 эрг / мин-д 16 кГц-ээс хэтэрдэг.
Нийтлэг Hall мэдрэгчүүд нь зөвхөн хэдэн арван кГц, түүнээс ч бага зурвасын өргөнтэй байж болно - өндөр хурдтай үед гаралтын далайц суларч, фазын хоцролт нь өнцгийн алдаа үүсгэдэг. Мэдрэгч өөрөө хурдан байсан ч дараагийн шүүлтүүрийн хэлхээний хэт саатал нь фазын хоцрогдол үүсгэдэг.
3. Соронзон цагирагийн талбайн чанарын доройтол
Өндөр хурдтай үед цагираг доторх гүйдлийн алдагдал нь орон нутгийн халаалтыг үүсгэдэг. Температур өсөхийн хэрээр үлдэгдэл ба албадлагын чадвар өөрчлөгдөж, талбайн хүчийг бууруулж, долгионы хэлбэрийг гажуудуулна.
Түүнчлэн жигд бус соронзлол, туйл хоорондын хэт өргөн шилжилтийн бүс, туйлын хосын тоог буруу сонгох зэрэг нь соронзон орон дахь гармоник агуулгыг өндөр хурдтайгаар нэмэгдүүлж, фазын тооцооллын алдааг ихэсгэдэг.
4. Цахилгаан соронзон хөндлөнгийн оролцоо ба дохионы бүрэн бүтэн байдал
Өндөр хурдтай үед хөдөлгүүрийн ороомог, босоо амны гүйдэл, ойролцоох өндөр хүчдэлийн шугам дахь өндөр давтамжийн PWM гүйдэл нь хөндлөнгийн оролцоо үүсгэдэг. Мэдрэгчийн сул гаралтын дохио нь бохирдсоны дараа тэг огтлолцлыг илрүүлэх эсвэл фазын тооцоололд догдолж, алдаа үүсгэдэг.
III. Алдааг олж засварлах стратеги: Механик, цахилгаан, алгоритмын арга
Дээрх шалтгааныг арилгахын тулд гурван түвшинд засч залруулах арга хэмжээг авч болно. механик суурилуулалт, мэдрэгч ба дохионы хэлхээ, алгоритмын нөхөн олговор зэрэг .
1. Механик түвшин - эхлээд бат бөх суурийг тавина
Фазын хазайлтын олон асуудал электроникоос биш харин механик суурилуулалтаас үүсдэг.
(1) Коаксиаль байдал болон нүүрний төгсгөлийн урсацыг хатуу хянах
Соронзон цагирагыг суурилуулсны дараа коаксиаль байдлыг 0.03-0.05 мм , төгсгөлийн гүйдэл 0.02 мм дотор байх ёстой . Байршлыг тогтоохдоо агшаах хэрэгсэл, наалдамхай бэхэлгээ эсвэл тусгай зориулалтын бэхэлгээг ашиглаж, бөгжийг хазайлгах алхаас зайлсхий.
Хэдийгээр цагираг нь хөнгөн жинтэй ч өндөр хурдтай төвөөс зугтах хүч тийм ч бага биш юм. Суулгасны дараа чичиргээнээс үүдэлтэй дохионы алдааг багасгахын тулд ерөнхий динамик тэнцвэржүүлэлтийг хийнэ.
(3) Соронзон цагираг дээрх тэнхлэгийн хүчнээс зайлсхий
Хэрэв цагираг нь хөдөлгүүрийн төгсгөлийн таг эсвэл холхивчтой ойрхон байвал өндөр хурдтай дулааны тэлэлт нь тэнхлэгийн шилжилтийг үүсгэж болно. Зураг төсөлд тохирох тэнхлэгийн зайг нөөцлөх, эсвэл уян харимхай урьдчилан ачааллын бүтцийг ашиглах.
2. Цахилгаан ба дохионы хэлхээ - дохиог цаг тухайд нь цэвэр байлга
(1) Мэдрэгчийн төрлийг зөв сонго
Өндөр хурдны хэрэглээний хувьд TMR эсвэл GMR мэдрэгчийг илүүд үзээрэй , учир нь тэдний зурвасын өргөн нь ихэвчлэн хэдэн зуун кГц эсвэл бүр МГц хүрдэг - энгийн Hall мэдрэгчээс хамаагүй өндөр. Мөн мэдрэгчийн соронзон мэдрэмж ба ханасан талбар нь цагирагийн шинж чанартай тохирч байгаа эсэхийг шалгаарай.
(2) Дифференциал дохионы гаралтыг ашиглах
Дифференциал гаралт нь нийтлэг горимын хөндлөнгийн оролцоог дарж, дохионы бүрэн бүтэн байдлыг сайжруулдаг. Хэрэв мэдрэгч нь зөвхөн нэг төгсгөлийн гаралтыг хангадаг бол урд талын төгсгөлд дифференциал өсгөгчийн шатыг нэмнэ.
(3) Шүүлтүүрийн саатлыг багасгах
RC шүүлтүүр болон дижитал шүүлтүүрүүд нь фазын саатлыг нэвтрүүлдэг. Өндөр хурдны хэрэглээнд шүүлтүүрийн таслах давтамжийг хангалттай өндөрт тохируулж эсвэл бага сааталтай, шугаман фазын шүүлтүүр ашиглана уу. Үнэхээр арилгах шаардлагатай өндөр давтамжийн дуу чимээний хувьд түүхий дохиог хэт шүүлтүүрдэхийн оронд өнцгийг тооцоолсны дараа жигдрүүлэх талаар бодоорой.
(4) Цагираг болон мэдрэгчийн хоорондох агаарын зайг оновчтой болгох
Хэт их агаарын зай нь дохионы далайцыг бууруулдаг; хэтэрхий жижиг завсар нь өндөр хурдтай чичиргээнээс болж үрэгдэх эрсдэлтэй. Ихэвчлэн -ийн агаарын цоорхойг сонгож , туршилтаар оновчтой утгыг тодорхойлно. 0.3-1.0 мм цагирагийн үзүүлэлтүүд болон мэдрэгчийн мэдрэмжинд тулгуурлан
(5) Хамгаалах, газардуулах ажлыг зөв хийх
Мэдрэгчийн утсанд хамгаалагдсан эрчилсэн хос кабелийг ашиглах, бамбайг нэг цэгт газардуулах, цахилгаан соронзон холболтыг багасгахын тулд кабелийг моторын цахилгаан шугам, өндөр гүйдлийн ул мөрөөс хол байлга.
3. Алгоритмын түвшин - 'техник хангамжийн' дутагдлыг нөхөхийн тулд 'програм хангамж' ашиглана.
Техник хангамжийг сайжруулсны дараа үлдэгдэл хазайлтыг алгоритмаар засч залруулж болно.
(1) Офлайн тохируулга болон хайлтын хүснэгтийн нөхөн олговор
Бага хурдтай, тогтвортой төлөвийн нөхцөлд өндөр нарийвчлалтай лавлагаа кодлогч (жишээ нь, оптик кодлогч) ашиглан соронзон кодлогчийн бүрэн дугуй тохируулга хийж, байрлал бүр дээр хазайлтыг тэмдэглэж, нөхөн олговрын хүснэгтийг байгуулна. Бодит үйл ажиллагааны явцад одоогийн байрлал дээр үндэслэн залруулга хайх хэрэгтэй.
Энэ арга нь үе үе фазын хазайлтыг үр дүнтэй арилгадаг боловч өндөр хурдтай гарч ирэх нэмэлт динамик хазайлтад хязгаарлагдмал нөлөө үзүүлдэг.
(2) Динамик фазын нөхөн олговор
Хэрэв хазайлт нь ихэвчлэн дохионы гинжин хэлхээний тогтмол сааталаас үүдэлтэй бол өнцгийн саатлыг дараахь байдлаар тооцоолно.
Энд w - өнцгийн хурд, t d - системийн нийт саатал. Энэ нөхөн олговрыг гаралтын өнцгөөр урагшлуулснаар тодорхой хурдны хязгаарт өндөр хурдны нарийвчлалыг мэдэгдэхүйц сайжруулна.
(3) Дасан зохицох шүүлтүүр ба ажиглагчид
Өндөр хурдтай санамсаргүй чичиргээний хувьд Калман шүүлтүүр, гулсах горимын ажиглагч эсвэл үүнтэй төстэй аргуудыг ашиглан кодлогчийн өнцгийг моторын загвартай нийлүүлж, өндөр давтамжийн дуу чимээг дарж, жинхэнэ өнцгийн дохиог хадгална.
(4) Температурын нөхөн олговор
Температураас шалтгаалсан өөрчлөлтүүд нь дохионы далайцад нөлөөлдөг. Температурын далайц/фазын нөхөн олговрын загварыг бий болгохын тулд кодлогчийн ойролцоо температур мэдрэгчийг байрлуулж, бодит цагийн залруулга хийнэ.
IV. Асуудлыг олж засварлах товч жишээ
Серво мотор нь 15,000 эрг/мин-д соронзон кодлогчдоос 3,5° орчим үе үе хазайж, гүйдлийн давталтын хэлбэлзлийг үүсгэсэн. Баг нь дараах алхмуудыг дагасан.
1. Механик үзлэг : Бөгжний коаксиаль байдал 0.08 мм байна; дахин суулгасны дараа 0.03 мм хүртэл буурч, хазайлт 2.1 ° хүртэл буурсан.
2. Мэдрэгчийг солих : Стандарт Hall мэдрэгчийг өндөр зурвасын өргөнтэй TMR дифференциал мэдрэгчээр сольж, шүүлтүүрийн таслах давтамжийг 20 кГц-ээс 100 кГц хүртэл өсгөсөн - хазайлтыг 0.9 ° хүртэл бууруулсан.
3. Алгоритмын нөхөн олговор : Тогтмол сааталтай урагшлах нөхөн олговор, дараа нь туршилтын вандан дээр бүтэн тойрог офлайн тохируулга нэмэгдсэн. Эцсийн өндөр хурдны фазын хазайлтыг 0.3° -ийн дотор хянаж , хяналтын шаардлагыг хангасан.
Энэ тохиолдол нь нэг арга хэмжээ нь ихэвчлэн асуудлын зөвхөн нэг хэсгийг шийддэг болохыг харуулж байна - механик, цахилгаан, алгоритмын сайжруулалтыг хослуулснаар хамгийн сайн үр дүн гардаг..
Дүгнэлт
Өндөр хурдтай робот соронзон кодлогч мэдрэгч дэх соронзон цагирагийн фазын хазайлт нь угаасаа олон хүчин зүйлийн асуудал юм. Механик суурилуулалтын алдаа, мэдрэгчийн зурвасын өргөн хангалтгүй, дохионы саатал, соронзон орны чанар муудсан, цахилгаан соронзон хөндлөнгийн оролцоо зэрэг нь өндөр хурдтайгаар нэмэгддэг.
Алдааг олж засварлахдаа дарааллыг дагана уу: эхлээд механик, дараа нь цахилгаан, дараа нь алгоритм :
· Нэгдүгээрт, коаксиаль байдал, динамик тэнцвэржүүлэлт, агаарын цоорхойг баттай тогтоох;
· Дараа нь цэвэр, саатал багатай дохиог баталгаажуулахын тулд мэдрэгчийн сонголт болон дохионы хэлхээг оновчтой болгох;
· Эцэст нь, үлдэгдэл алдааг 'нарийн тохируулах'-д тохируулга болон нөхөн олговорын алгоритмуудыг ашиглана.
Ихэнх өндөр хурдны хэрэглээний хувьд ийм системчилсэн засвар хийсний дараа соронзон кодлогчийн фазын хазайлтыг зөвшөөрөгдөх хязгаарт байлгаж, өндөр хурдтай байсан ч серво системийг тогтвортой, нарийвчлалтай байлгах боломжийг олгодог.
