محرك السيرفو هو وحدة تحكم تستخدم للتحكم في محركات السيرفو، والتي تعمل بشكل مشابه لمحول التردد الذي يعمل على محرك التيار المتردد العادي. وهو جزء من نظام السيرفو ويُستخدم بشكل أساسي في أنظمة تحديد المواقع عالية الدقة.
تُعد محركات السيرفو مكونًا مهمًا للتحكم في الحركة الحديثة وتُستخدم على نطاق واسع في معدات الأتمتة مثل الروبوتات الصناعية ومراكز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. بشكل عام، تحتوي محركات السيرفو على ثلاثة أوضاع تحكم: وضع التحكم في الموضع ووضع التحكم في عزم الدوران ووضع التحكم في السرعة.
|
|
|
1. التحكم في الموضع
يتم تحديد وضع التحكم في الموضع بشكل عام من خلال تردد نبضات الإدخال الخارجية لتحديد سرعة الدوران، ومن خلال عدد النبضات لتحديد زاوية الدوران. يمكن لبعض محركات التحكم أيضًا تعيين قيم السرعة والإزاحة بشكل مباشر من خلال الاتصال. نظرًا لأن وضع الموضع يمكن أن يكون له تحكم صارم في كل من السرعة والموضع، فإنه يتم تطبيقه بشكل عام على أجهزة تحديد المواقع.
2. التحكم في عزم الدوران
طريقة التحكم في عزم الدوران هي ضبط عزم الدوران الصادر من عمود المحرك إلى الخارج من خلال إدخال تناظري خارجي أو تعيين عنوان مباشر. يمكن تغيير عزم الدوران المحدد عن طريق تغيير الإعداد التناظري على الفور، أو عن طريق تغيير قيمة العنوان المقابلة من خلال الاتصال.
يتم تطبيقه بشكل أساسي في أجهزة اللف وفك اللف التي لها متطلبات صارمة للمواد، مثل أجهزة اللف أو معدات الألياف الضوئية. يجب تغيير إعداد عزم الدوران في أي وقت وفقًا لتغير نصف قطر اللف لضمان عدم تغير إجهاد المادة مع تغير نصف قطر اللف.
3. وضع السرعة
يمكن التحكم في سرعة الدوران من خلال الإدخال التناظري أو تردد النبضة. في التحكم PID في الحلقة الخارجية بجهاز التحكم العلوي، يمكن أيضًا تحديد وضع السرعة، ولكن يجب إرجاع إشارة موضع المحرك أو إشارة موضع الحمل المباشر إلى التحكم العلوي للحساب. يدعم وضع الموضع أيضًا اكتشاف الحلقة الخارجية للحمل المباشر لإشارات الموضع. في هذا الوقت، يكتشف المشفر في نهاية عمود المحرك سرعة المحرك فقط، ويتم توفير إشارة الموضع بواسطة جهاز الكشف المباشر في نهاية الحمل النهائي. تتمثل ميزة هذا في أنه يمكن أن يقلل من الأخطاء في عملية النقل الوسيطة ويزيد من دقة تحديد موضع النظام بأكمله.
إذا لم تكن هناك متطلبات لسرعة وموضع المحرك، طالما تم إخراج عزم دوران ثابت، بالطبع، يتم استخدام وضع عزم الدوران.
إذا كانت هناك متطلبات دقة معينة للموضع والسرعة، ولكن عزم الدوران في الوقت الفعلي ليس مهمًا جدًا، فليس من المناسب استخدام وضع عزم الدوران. من الأفضل استخدام وضع السرعة أو الموضع.
إذا كان المتحكم العلوي يتمتع بوظيفة تحكم حلقة مغلقة جيدة، فسيكون تأثير التحكم في السرعة أفضل. إذا لم تكن المتطلبات عالية جدًا أو لم يكن هناك متطلب في الوقت الفعلي، فيجب اعتماد طريقة التحكم في الموضع.
محركات السيرفو، والمعروفة أيضًا باسم "وحدات التحكم في السيرفو" أو "مضخمات السيرفو"، هي نوع من وحدات التحكم المستخدمة للتحكم في محركات السيرفو. وظيفتها مماثلة لوظيفة محول التردد الذي يعمل على محرك تيار متردد عادي، وهي جزء من نظام السيرفو. تُستخدم بشكل أساسي في أنظمة تحديد المواقع عالية الدقة. بشكل عام، يتم التحكم في محركات السيرفو من خلال ثلاث طرق: الموضع والسرعة وعزم الدوران لتحقيق تحديد المواقع عالي الدقة لنظام النقل. حاليًا، تعد منتجًا متطورًا في تكنولوجيا النقل.
تعد محركات السيرفو مكونًا مهمًا للتحكم في الحركة الحديثة وتُستخدم على نطاق واسع في معدات الأتمتة مثل الروبوتات الصناعية ومراكز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. وخاصة بالنسبة لمحركات السيرفو المستخدمة للتحكم في محركات التزامن المغناطيسية الدائمة ذات التيار المتردد، فقد أصبحت نقطة ساخنة للبحث محليًا ودوليًا. يعتمد التصميم الحالي لمحركات السيرفو للاتصالات بشكل عام على خوارزمية التحكم في الحلقة المغلقة للتيار والسرعة والموضع استنادًا إلى التحكم في المتجهات. تلعب عقلانية تصميم الحلقة المغلقة للسرعة في هذه الخوارزمية دورًا حاسمًا في أداء نظام التحكم في السيرفو بأكمله، وخاصة من حيث التحكم في السرعة.
دقة قياس السرعة في الوقت الفعلي لدوار المحرك أمر بالغ الأهمية لتحسين الخصائص الديناميكية والثابتة للتحكم في السرعة في حلقة سرعة محرك السيرفو. وللبحث عن التوازن بين دقة القياس وتكلفة النظام، تُستخدم عمومًا أجهزة ترميز ضوئية كهربائية متزايدة كمستشعرات للسرعة، وطريقة قياس السرعة المستخدمة بشكل شائع هي طريقة قياس السرعة M/T. على الرغم من أن طريقة قياس السرعة M/T تتمتع بدقة قياس معينة ونطاق قياس واسع، إلا أنها تعاني من عيوب متأصلة، بما في ذلك بشكل أساسي:
1. يجب اكتشاف نبضة عجلة رمز كاملة واحدة على الأقل أثناء دورة قياس السرعة، مما يحد من الحد الأدنى للسرعة القابلة للقياس؛
2. يصعب الحفاظ على المزامنة الصارمة لمفاتيح المؤقت لنظامي التحكم المستخدمين لقياس السرعة، ولا يمكن ضمان دقة قياس السرعة في سيناريوهات القياس مع تغييرات السرعة الكبيرة. لذلك، من الصعب تحسين أداء تتبع السرعة والتحكم في محركات السيرفو من خلال مخطط تصميم حلقة السرعة التقليدي باستخدام طريقة قياس السرعة هذه.
في الوقت الحالي، تستخدم محركات السيرفو السائدة معالجات الإشارات الرقمية (DSPs) كنواة تحكم، والتي يمكنها تنفيذ خوارزميات تحكم معقدة، وتحقيق الرقمنة، والشبكات، والذكاء. تستخدم أجهزة الطاقة عادةً دوائر محرك مصممة بوحدات طاقة ذكية (IPMs) كنواة. تدمج وحدات IPM دوائر المحرك داخليًا ولديها دوائر اكتشاف الأعطال والحماية من الجهد الزائد والتيار الزائد والسخونة الزائدة وانخفاض الجهد، وما إلى ذلك. تتم إضافة دوائر بدء التشغيل الناعم أيضًا إلى الدائرة الرئيسية لتقليل تأثير عملية بدء التشغيل على السائق. تقوم وحدة محرك الطاقة أولاً بتصحيح طاقة الإدخال ثلاثية الطور أو طاقة التيار الرئيسي من خلال دائرة مقوم جسر كامل ثلاثية الطور للحصول على طاقة التيار المستمر المقابلة. بعد التصحيح، تُستخدم الطاقة ثلاثية الطور أو طاقة التيار الرئيسي لدفع محرك السيرفو المتردد المتزامن ثلاثي الطور المغناطيسي الدائم من خلال تحويل تردد العاكس من نوع الجهد PWM ثلاثي الطور. يمكن وصف العملية بأكملها لوحدة محرك الطاقة ببساطة بأنها عملية AC-DC-AC. الدائرة الطوبولوجية الرئيسية لوحدة المقوم (AC-DC) هي عبارة عن دائرة مقوم غير متحكم بها ذات جسر كامل ثلاثي الطور.
مع التطبيق واسع النطاق لأنظمة المؤازرة، فإن استخدام محركات المؤازرة وتصحيح أخطائها وصيانتها تعد من القضايا الفنية المهمة لمحركات المؤازرة اليوم. وقد أجرى المزيد والمزيد من مزودي خدمات تكنولوجيا التحكم الصناعي أبحاثًا فنية متعمقة حول محركات المؤازرة.
تعد محركات السيرفو مكونًا مهمًا للتحكم في الحركة الحديثة وتُستخدم على نطاق واسع في معدات الأتمتة مثل الروبوتات الصناعية ومراكز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. وخاصة بالنسبة لمحركات السيرفو المستخدمة للتحكم في محركات التزامن المغناطيسية الدائمة ذات التيار المتردد، فقد أصبحت نقطة ساخنة للبحث محليًا ودوليًا. يعتمد التصميم الحالي لمحركات السيرفو للاتصالات بشكل عام على خوارزمية التحكم في الحلقة المغلقة للتيار والسرعة والموضع استنادًا إلى التحكم في المتجهات. تلعب عقلانية تصميم الحلقة المغلقة للسرعة في هذه الخوارزمية دورًا حاسمًا في أداء نظام التحكم في السيرفو بأكمله، وخاصة من حيث التحكم في السرعة.