Servo motor: ta'rif, ishlash printsipi va qo'llanmalar

Servo motor: Ta'rif, ishlash printsipi va qo'llanish sohalar

Asosiy ma'lumotlar:

Servo motor ta'rifi: Servo motor - bu elektrik motori, qismli yoki to'g'ri chiziq bo'lgan o'rnini, tezligini va burilish kuchini aniq boshqarish uchun o'zaro bog'lanish tizimidan foydalanadi.

Boshqaruv tizimlari: Servo motor PID va nechet logika kabi qat'iy boshqaruv tizimlaridan foydalanib, kirish va o'zaro bog'lanish signallariga qarab harakatni moslashtiradi.

Motor turlari: Turli turlardan AC va DC servo motorlari, sinkron, asinkron, shovqinli va shovqinsiz subtip lari, har biri alohida qo'llanishlar uchun mo'ljallangan.

O'zaro bog'lanish mehanizmi: Potentsiometrlar va kodlaydigan qurilmalar kabi sensorlardan foydalanish motor orindorini, tezligini yoki burilish kuchini aniq nazorat qilish va moslash uchun yordam beradi.

Qo'llanishlar: Servo motorlar robototexnika, CNC mashinalar va avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish kabi aniqlik talab etiladigan sohalarda kompleks harakatlarni bajarish uchun muhimdir.

Servo motor - bu qismli yoki to'g'ri chiziq bo'lgan orindorini, tezligini va burilish kuchini aniq boshqarish imkoniyatini beruvchi elektrik motori. U orindorini nazorat qilish uchun sensor bilan bog'langan mos motor va istalgan setpointga moslash uchun motorning harakatini boshqaruvchi boshqaruv tizimidan iborat.

Servo motorlar aniqlik, tez javob va suyuk harakat sababli robototexnika, CNC mashinalar va avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish kabi sohalarda muhim ahamiyatga ega.

Bu maqolada biz servo motorlar haqida asosiy nazariyani, ularning ishlash usullarini, ularning boshqarilishini va ularning umumiy qo'llanishlarini tushuntiramiz.

Servo motor nima?

Servo motor tanitma: Servo motor - bu boshqaruvchi kirishlarga qarab orindorini, tezligini yoki burilish kuchini o'zgartiradigan elektrik motori.

Servo so'zi lotincha servus so'zidan olingan, bu so'z xizmetchi yoki qul ma'nosi. Bu servo motorlarning tarixiy qo'llanishi asosiy haydash tizimiga yordam beruvchi qo'shimcha haydavchilar sifatida e'tiborga olindi.

Ammo modern servo motorlar turli qo'llanishlarda asosiy haydavchisiz ko'nikma va aniqlikni ta'minlash imkoniyatiga ega.

Servo motor uchta asosiy komponentdan iborat:

Motor: Bu energiya manbasi va qo'llanish talablari qanday bo'lsa, DC yoki AC motori bo'lishi mumkin. Motor chiquvchi vergaga harakat yoki tezlikni ta'minlash uchun mexanik kuchni beradi.

Sensor: Bu potentsiometr, kodlaydigan qurilma, resolver yoki chiquvchi verga orindorini, tezligini yoki burilish kuchini o'lchovchi va boshqaruvchiga o'zaro bog'lanish signallarini yuboruvchi boshqa qurilma bo'lishi mumkin.

Boshqaruvchi: Bu analog yoki digital shema bo'lishi mumkin, boshqaruvchi sensorning o'zaro bog'lanish signallarini tashqi manbadan (komp'yuter yoki joytick kabi) kelgan istalgan setpoint signallar bilan solishtiradi va motorning voltajini yoki oqimini moslash uchun boshqaruv signallarni yaratadi.

Boshqaruvchi yopiq tsikldagi o'zaro bog'lanish tizimidan foydalanadi, motorning harakatini istalgan setpointga yaqinlashtirish uchun moslashadi, aniqlikni saqlaydi.

Boshqaruvchi servo motorning samaradorligini optimallashtirish uchun proporsional-integral-derivativ (PID) boshqaruv, nechet logika boshqaruv, adaptiv boshqaruv kabi turli boshqaruv algoritmlarini ham amalga oshirishi mumkin.

Servo motor qanday ishlaydi?

Servo motorning asosiy ishlash printsipi boshqaruvchining ikkita turi kirish signallarini qabul qilishiga asoslanadi:

Setpoint signal: Bu chiquvchi verga istalgan orindorini, tezligini yoki burilish kuchini ifodalovchi analog yoki digital signal.

O'zaro bog'lanish signal: Bu sensor tomonidan o'lchanadigan chiquvchi verga haqiqiy orindorini, tezligini yoki burilish kuchini ifodalovchi analog yoki digital signal.

Boshqaruvchi bu ikki signallarni solishtiradi va ular orasidagi farqni ifodalovchi xato signalni hisoblaydi.

Xato signal keyin (masalan, PID) boshqaruv algoritmi tomonidan elaboratsiya qilinadi, bu algoritm motorqa qancha voltaj yoki oqim berilishi kerakligini aniqlaydigan boshqaruv signalini yaratadi.

Boshqaruv signal H-mostik kabi quvvat amplifikatorga yuboriladi, bu amplifikator uni motor haydash uchun mos voltaj yoki oqim darajasiga aylantiradi.

Motor keyin boshqaruv signaliga qarab harakat qiladi, orindorini, tezligini yoki burilish kuchini o'zgartiradi va boshqaruvchiga yangi o'zaro bog'lanish signalni yuboradi.

Bu jarayon chiquvchi verga istalgan setpointga yetishini ko'rsatuvchi xato signal nolga yoki nisbiy nolga erishmaguncha takrorlanadi.

Servo motor turlari

Servo motorlar energiya manbasi, qurilish, o'zaro bog'lanish mehanizmi va qo'llanishga qarab turli turga ajratilishi mumkin.

AC servo motorlar

AC servo motorlar alternativ tok (AC)da ishlaydigan elektrik motorlari. Ular aylanuvchi magnit maydonni yaratuvchi stator va maydonga qo'shiladigan rotor bilan joylashtirilgan.

AC servo motorlar, alternativ tok bilan qo'llaniladigan, aylanuvchi magnit maydonni yaratuvchi stator va bu maydonga moslashuvchi rotor bilan joylashtirilgan.

AC servo motorlar sinkron va asinkron guruhlarga ajratilishi mumkin.

Sinkron AC servo motorlarda doimiy magnit rotor stator maydoni bilan bir xil tezlikda aylanadi. Ular asinkron motorlarga nisbatan aniqroq, tez javob beruvchi va samarali, ammo ular qat'iyroq boshqaruvchiga va orindor sensoriga ehtiyoj duymaydi.

Asinkron AC servo motorlarda saralangan rotor induksiya oqim va magnit maydonini yaratadi, bu maydo stator maydonidan ortiqqa tortiladi. Ular sinkron motorlarga nisbatan oddiy, arzon va qat'iy, lekin ular kamroq samarali, aniq va tezlikka ega.

AC servo motorlar yuqori quvvat, tezlik, burilish kuchi va ishonchli bo'lgan qo'llanishlar uchun mos. Ular zamonaviy mashinalar, robototexnika, CNC mashinalar kabi sohalarda ko'pincha qo'llaniladi.

DC servo motorlar

DC servo motorlar doimiy tok (DC)da ishlaydigan elektrik motorlari. Ular doimiy magnit maydonni yaratuvchi doimiy magnit stator va oqim berilganda aylanadigan saralangan rotor bilan joylashtirilgan.

DC servo motorlar shovqinli va shovqinsiz guruhlarga ajratilishi mumkin.

Shovqinli DC servo motorlarda rotor saralangicha oqim yo'nalishini o'zgartirish uchun kommutator va shovqinlar mavjud. Ular oddiy, arzon va boshqarishga oson, ammo shovqinlar orqali sodir bo'ladigan sur'atlanish va ish resursi kamroq.

Shovqinsiz DC servo motorlarda stator saralangichasiga oqim yo'nalishini o'zgartirish uchun elektron boshqaruvchi mavjud. Ular shovqinli motorlarga nisbatan samarali, omilliy va tez, ammo ular qat'iyroq boshqaruvchiga va orindor sensoriga ehtiyoj duymaydi.

DC servo motorlar aniqlik, tez javob berish va suyuk harakat talab etiladigan past quvvatli qo'llanishlar uchun mos. Ular hobbiy loyihalar, o'yin mashinalari, CD/DVD playerlar kabi sohalarda ko'pincha qo'llaniladi.

Chiziqli servo motorlar

Chiziqli servo motorlar aylanma emas, chiziqli harakatni yaratadigan elektrik motorlari. Ular saralangan verga yoki asosiy bo'lgan doimiy qismi, bu verga saralangan yoki magnitlar bilan, va verga yoki ikkinchi verga bo'lgan harakat qiluvchi qismi, bu verga magnitlar yoki demir yadro bilan joylashtirilgan.

Chiziqli servo motorlar demirlilikli va demirsiz guruhlarga ajratilishi mumkin.

Demirlilikli chiziqli servo motorlarda verga yoki ikkinchi vergada verga maydoni bilan vositalashadigan demir yadro mavjud. Ular yuqori kuch yog'ligi, to'qnashuv va aniqlikka ega, ammo ular yuqori cogging kuch, vazn va issiqlanishga ega.

Demirsiz chiziqli servo motorlarda verga yoki ikkinchi vergada faqat magnitlar mavjud. Ular kamroq cogging kuch, vazn va issiqlanishga ega, ammo ular kamroq kuch yog'ligi, to'qnashuv va aniqlikka ega.

Chiziqli servo motorlar yuqori tezlik, tezlanish va aniqlik talab etiladigan uzun masofadagi qo'llanishlar uchun mos. Ular poluprovodchilik ishlab chiqarish, metrologiya, lazerni kesish kabi sohalarda ko'pincha qo'llaniladi.

Servo motorni qanday boshqarish mumkin?

Servo motorning boshqarilishi motor turi, o'zaro bog'lanish mehanizmi va qo'llanish talablari asosida farq qiladi.

Umumiy holda, servo motorni boshqarish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan ikkita turiy boshqaruv signallar mavjud: analog va digital.

Analog boshqaruv signallar - bu istalgan setpointga proporsional o'zgaruvchi davomiy voltaj yoki oqim signallari. Ular aniqlik yoki aniqlik talab etiladigan oddiy yoki arzon servo tizimlarda ko'pincha ishlatiladi. Masalan, hobby servo motor uchun analog boshqaruv signal potentsiometr yordamida yaratilishi mumkin.

Digital boshqaruv signallar - bu kodlangan shaklda istalgan setpointni ifodalovchi diskret pulslar yoki bitlar. Ular aniqlik, aniqlik yoki muloqot talab etiladigan murakkab yoki yuqori samaradorlikli servo tizimlarda ko'pincha ishlatiladi. Masalan, shovqinsiz DC servo motor uchun digital boshqaruv signal impulsli kenglik modulyatsiyasi (PWM) signal yordamida yaratilishi mumkin.

Servo motorning boshqaruvchisi tashqi qurilma yoki motor ichidagi integratsiya qilingan shema bo'lishi mumkin. Boshqaruvchi tashqi manbadan (komp'yuter yoki joytick kabi) kelgan boshqaruv signallar va sensordan kelgan o'zaro bog'lanish signallarni qabul qilib, motor haydash uchun mos boshqaruv signallarni yaratadi.

Boshqaruvchi servo motorning samaradorligini optimallashtirish uchun turli boshqaruv algoritmlarini ham amalga oshirishi mumkin. Umumiy boshqaruv algoritmlar:

Proporsional-integral-derivativ (PID) boshqaruv: Bu o'zaro bog'lanish asosidagi boshqaruv algoritmi, boshqaruv signalini xato signalning proporsional, integral va derivativ hadlari asosida o'zgartiradi. Tez va aniq javob talab etiladigan servo tizimlarda ko'pincha ishlatiladi.

Nechet logika boshqaruv: Bu qoidalarga asoslangan boshqaruv algoritmi, boshqaruv signalini nechet to'plamlar va lingvistik o'zgaruvchilarga asoslangan holda o'zgartiradi. Noto'g'ri yoki chiziqli bo'lmagan holatlarni qo'llab-quvvatlovchi servo tizimlarda foydali.

Adaptiv boshqaruv: Bu o'z-o'ziga moslashuvchi boshqaruv algoritmi, boshqaruv parametrlarini servo tizimining o'zgarish shartlariga qarab o'zgartiradi. Servo tizimlar o'rganish yoki o'zgarishlar bilan munosabatda foydali.

Servo motorlarning qo'llanishlari

Servo motorlar turli sohalarda va sohalarida keng qo'llanishga ega. Umumiy qo'llanishlar:

Robototexnika: Servo motorlar robot kol, ayak, joylar, egilishlar kabi aniq harakat va kuchni ta'minlash uchun ishlatiladi. Ular robotlarni olib qo'yish, quyish, qattama qilish, jamlash kabi ishlar bajarish imkoniyatini beradi.

CNC mashinalar: Servo motorlar frezer, freser, router kabi CNC mashinalarning o'qlarini haydab borish uchun ishlatiladi. Ular CNC mashinalarni kesish, chizish, gravir qilish kabi aniq va murakkab ishlar bajarish imkoniyatini beradi.

Avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish: Servo motorlar avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish tizimlaridagi turli komponentlar va qurilmalar harakatini va orindorisini boshqarish uchun ishlatiladi, masalan, konveyer, o'g'itish, yuklash, yukni tushirish kabi. Ular avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish tizimlarida yuqori samaradorlik va sifatni ta'minlash imkoniyatini beradi.

Meditsina qurilmalari: Servo motorlar hirurgik robotlar, skanerlar, pompalar, ventilatorlar kabi turli meditsina qurilmalarini ishlatish uchun ishlatiladi. Ular meditsina qurilmalarini aniq va xavfsiz ishlar va davolash imkoniyatini beradi.

Xulosa

Bu maqolada biz servo motorlar haqida ta'rif, ishlash printsipi, turlari, boshqaruv va qo'llanishlar haqida o'rgandik.

Biz servo motorlar elektrik motorlari bo'lib, qismli yoki to'g'ri chiziq bo'lgan orindorini, tezligini va burilish kuchini aniq boshqarish imkoniyatini beradi. Ular motor, sensor va boshqaruvchidan iborat yopiq tsikldagi o'zaro bog'lanish tizimini tashkil etadi.

Biz ham servo motorlarning energiya manbasi, qurilish, o'zaro bog'lanish mehanizmi va qo'llanishga qarab turli turga ajratilishi mumkinligini ko'rdik. Umumiy turlar AC servo motorlar, DC servo motorlar va chiziqli servo motorlar.

Biz ham servo motorlarning istalgan setpointni ifodalovchi analog yoki digital signallar orqali boshqarilishi mumkinligini ko'rdik. Boshqaruvchi servo motorning samaradorligini optimallashtirish uchun turli boshqaruv algoritmlarini ham amalga oshirishi mumkin.