Tecnología adoptada en servocontrol
Hay dos tecnologías que vale la pena destacar sobre los servomotores. Una es un motor de alta densidad, que adopta una idea de diseño llamada "motor de polo grande". Por ejemplo, en un motor de seis polos y nueve ranuras, el estator se compone de nueve polos independientes. Se enrolla una bobina concentrada en cada polo y luego los nueve polos se ensamblan para formar un núcleo de motor de nueve ranuras. Dado que cada polo se enrolla y se le da forma de forma independiente, incluso si se utiliza el bobinado automático de la máquina, la tasa de llenado de la ranura se puede mantener hasta en un 90%. Este tipo de motor tiene una buena tecnología de fabricación y minimiza la utilización del espacio y el volumen, por lo que se le llama motor de alta densidad. Desde el principio de funcionamiento, este tipo de motor no es un motor de campo magnético giratorio. Funciona bajo un campo magnético pulsado trifásico. Por lo tanto, su aplicabilidad, método de diseño y modo de funcionamiento tienen ciertas particularidades. No apto para accionamiento de corriente de onda cuadrada.
El otro tipo es el servomotor de velocidad de acero magnético integrado, que puede aprovechar las características de la inductancia del eje directo y alterno que cambia con la posición causada por el efecto del polo saliente para formar un sensor sin sensor de posición verdaderamente confiable. .Calificar el sistema de accionamiento servoeléctrico. Además de los distintos tipos de codificadores fotoeléctricos, merecen atención los codificadores magnéticos. Los codificadores magnéticos son decenas de veces más pequeños en tamaño y peso que los codificadores fotoeléctricos, tienen un rango de temperatura más amplio y son casi inmunes a golpes y vibraciones. Su principio de funcionamiento es muy simple. Su estator es un chip con un elemento sensor magnético Hall incorporado y un tamaño tan pequeño como el paquete MSOP-24. Su resolución es de 10 a 12 bits y su precisión es de 8 a 10 bits. Este codificador magnético ya está disponible.
Como aplicación espacial, para cumplir con los requisitos ambientales de -35 0C ─ 80 0C, es casi difícil utilizar codificadores fotoeléctricos tradicionales. Por esta razón, desarrollamos nuestro propio codificador magnético con una resolución. de 16 bits y una precisión de 12 bits. El circuito de procesamiento de señales del codificador magnético se almacena en el circuito de control del variador (FPGA), formando una integración del sensor y el circuito de control del variador.
Los sensores de corriente son esenciales para el servocontrol. Los sistemas de energía pequeños pueden usar muestreo de resistencia y, en general, se pueden usar sensores de corriente Hall. Ambos métodos requieren convertir señales analógicas en señales digitales y luego participar en el servocontrol digital. La forma de salida de la conversión A/D mencionada anteriormente suele ser un pulso digital en serie o una señal de modulación de ancho de pulso. La American IR Company ha diseñado un chip de retroalimentación de corriente IR2175 específicamente para muestreo de resistencia. Tiene una resolución de 12 bits, una resistencia de voltaje primario y secundario de 600 V y es muy cómodo de usar. Para mejorar el nivel de tensión soportada y la resolución efectiva, hemos desarrollado un sensor de corriente extremadamente pequeño basado en el principio de equilibrio magnético de Hall. Tiene una resolución de 12 bits, una resistencia de voltaje de 2500 V y una frecuencia de señal de modulación de ancho de pulso de 168 KHz. En 2003, American IR Company lanzó un sistema de servocontrol de velocidad de un solo chip, que incluye: controlador FOC de vector de motor, regulador PI de corriente, regulador PI de velocidad, modulador SVPWM, interfaz de sensor, SPI e interfaz de comunicación paralela, etc. La característica más importante del sistema de servocontrol de velocidad de un solo chip lanzado por IR Company es que permite a los usuarios configurar cientos de parámetros en tiempo real e inicialización. El sistema de servocontrol de velocidad que se muestra en la siguiente figura es un sistema de aplicación que construimos usando los chips de la compañía IR.
Esta tecnología implementa controlador FOC, regulador PI de corriente, regulador PI de velocidad, regulador PID de posición, controlador anticipativo de velocidad, filtro IIR, modulador SVPWM, velocidad trapezoidal en un FPGA. Todos los módulos de servocontrol, como generador de trayectoria, posición. El procesador de comando, el enlace de monitoreo y protección, el módulo de comunicación, el archivo de registro, etc., y la CPU integrada en el interior, pueden completar el control del teclado, la pantalla y la comunicación externa, convirtiéndolo en un verdadero sistema en chip programable digital (SOPC).
Dado que todos los algoritmos de control se implementan en hardware, el servocontrolador puede lograr un rendimiento muy alto. Sus frecuencias de muestreo del bucle de corriente y del bucle de velocidad pueden alcanzar los 20 kHz, y la frecuencia de muestreo del bucle de posición puede alcanzar más de 10 kHz. Los indicadores están limitados principalmente por el rendimiento del propio chip. Se puede acceder a todos los registros internos a través de la computadora host y se pueden lograr varios propósitos de control. Todos los parámetros se pueden modificar en línea, incluida la frecuencia de conmutación, el tiempo muerto, los parámetros del regulador, los parámetros del filtro, etc.
Es adecuado para el control de accionamiento de diferentes motores como PMSM, IM, BLDCM, etc., y es compatible con varias señales de interfaz de sensor como sensores Hall, discos de código incremental/absoluto, codificadores magnéticos y transformadores giratorios. Puede recibir varias señales de entrada, como instrucciones de pulso, instrucciones analógicas e instrucciones digitales, y puede completar todas las funciones operativas a través de la computadora host o el panel de control. Con la interfaz del código de identificación del controlador, es fácil realizar el control multieje.
Este tipo de controlador de un solo chip reduce en gran medida el tamaño del sistema, mejora el rendimiento antiinterferencias y, junto con medidas de protección completas, garantiza la confiabilidad del funcionamiento del sistema. El centro de mecanizado CNC es una gran integración de tecnología de servocontrol. El pequeño sistema de centro de mecanizado CNC consta de cinco partes principales: un cuerpo de máquina herramienta liviano, un servomotor de CA de alta densidad, un codificador de alta precisión, una unidad servo y un sistema CNC DSP basado en PC. Su característica notable es su peso ligero. apariencia Además del uso de herramientas virtuales automáticas fuera de la biblioteca, tiene las funciones e indicadores de rendimiento de un centro de mecanizado CNC convencional. En comparación con los centros de mecanizado CNC convencionales, este sistema de mecanizado multieje tiene una mayor eficiencia operativa y menores costos de uso, y es competitivo en muchos aspectos, como la facilidad de operación, el precio del producto y la reorganización funcional. Es un producto popular que puede satisfacer las necesidades universales de control numérico por computadora, operaciones automatizadas, procesamiento de alta precisión, etc. Es un poderoso asistente en producción, enseñanza, creación personal y trabajo. El centro de mecanizado CNC es un modelo para la aplicación de tecnología de servocontrol.
La resolución del eje de movimiento XYZ del pequeño centro de mecanizado CNC es 0,001 (mm), la precisión de repetición es 0,01 (mm), la velocidad del husillo (control de velocidad) es 24000 rpm, el número de ejes vinculados es 4 o 5, y admite DNC y AUTO, EDIT y otros modos de trabajo, y admite código G y procesamiento de datos como Mastercam, AutoCAD, Pro/E, etc.