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Cos'è il servo azionamento elettrico
Un servo azionamento elettrico è un dispositivo elettronico utilizzato per controllare il funzionamento di un servomotore. Ricevendo segnali di controllo (come i comandi di posizione, velocità e coppia), regola con precisione l'output del motore, ottenendo un elevato controllo -, alto - Controllo del movimento di precisione. Integra l'amplificazione della potenza, l'elaborazione del segnale e le funzioni di controllo del feedback ed è ampiamente utilizzato in automazione industriale, robotica, macchine utensili CNC e altri campi. Come componente fondamentale dei sistemi servi, garantisce un movimento motorio stabile e preciso secondo i comandi.
Implementazione del sistema hardware di Servo Controlle
Progettazione hardware del circuito di alimentazione principale
La potenza di ingresso dell'unità di alimentazione principale è divisa in potenza di controllo e potenza. La potenza di controllo utilizza 220 V e la potenza di potenza utilizza 380 V. Dopo che il circuito di alimentazione principale auto - test e ritorna normale, il sistema controlla la disconnessione e la connessione dell'alimentazione di ingresso a 380 V. L'alimentatore di ingresso viene rettificato e filtrato per ottenere una tensione del bus CC, che funge da ingresso di tensione del bus per ciascun successivo circuito di alimentazione. Il circuito di rilevamento degli allarmi dell'alimentatore principale esegue il rilevamento temporale reale - di sottoposte, sovratensione e perdita di fase sull'alimentazione di ingresso. Esegue anche il rilevamento del tempo -- di sottotensione e frenata di sovratensione sulla tensione del bus CC. Se viene rilevata un'anomalia, viene generata un allarme e il circuito di rilevamento dell'allarme del circuito di controllo può anche rilevare eventuali anomalie nel circuito di potenza principale.
Design hardware del circuito di controllo
Il design hardware del circuito di controllo utilizza un'architettura DSP + FPGA. Il DSP è il nucleo dell'intero sistema di controllo dei servi, implementando l'algoritmo di controllo del vettore del motore. Il chip vanta una frequenza di clock massima di 150 MHz e offre un ricco set di interfacce periferiche, tra cui un'unità di acquisizione (cap), un'interfaccia di codificatore ottico (QEP), un 12 - bit analogico - convertitore a digene (ADC), un output di PWM (PWM), un cima di comunicazione (PWM) Periferica Interfaccia (SPI) e un controller ECAN (Enhanced Area Area Network).
Il rilevamento della corrente di fase del motore utilizza una resistenza di campionamento per convertire il segnale di corrente rilevato dal sensore di corrente dell'effetto Hall nel circuito di alimentazione in un segnale di tensione. Dopo l'elaborazione attraverso un circuito dell'amplificatore OP condizionante, la tensione risultante è un valore 0-3V, che viene quindi elaborato dal DSP. La corrente è rilevata sull'ingresso analogico ADC.
I segnali di switch di input esterni vengono isolati ed elaborati usando gli accoppiatori di optoC, quindi il livello - convertito prima di essere inserito nelle porte I/O del DSP.
Per consentire al DSP più tempo per implementare l'algoritmo di controllo del motore, il design utilizza un FPGA per la comunicazione e l'acquisizione dei dati. Una RAM di porta a doppia- è implementata all'interno dell'FPGA per facilitare la trasmissione dei dati con il DSP tramite un bus.
L'FPGA rileva principalmente gli ingressi di comando di velocità e coppia, emette il feedback effettivo di velocità e coppia, leggi e memorizza i dati di posizione dell'encoder assoluto a 17 bit, controlla la visualizzazione dei LED e rileva ed elabora gli allarmi di alimentazione e del circuito di potenza. Trasmette anche segnali di posizione al sistema tramite un bus seriale.
Progettazione hardware del circuito di alimentazione
Diversi moduli di potenza sono selezionati in base ai requisiti di potenza . 1200 V, 50A IGBT I tubi di alimentazione sono imballati internamente insieme per formare un circuito di inverter di fase tre -. Anche i circuiti del driver sono integrati, insieme ai circuiti di rilevamento e protezione dei guasti per sovratensione, sovracorrente, surriscaldamento e sottotensione. I sei segnali PWM emettiti per il circuito di controllo sono isolati tramite optoco accoppianti rapidi per guidare il modulo IPM.
Il circuito di alimentazione incorpora un meccanismo di protezione dei guasti IPM. I segnali di protezione dei guasti vengono rilevati in tempo reale dall'hardware. Una volta che il DSP della scheda di controllo rileva un segnale di protezione dei guasti, viene elaborato da un programma di software di allarme nel DSP, che disabilita immediatamente l'uscita del segnale di azionamento PWM e emette un messaggio di allarme al servo driver. Il circuito di campionamento di corrente utilizza un sensore di corrente dell'effetto Hall per misurare la corrente istantanea delle fasi U e W del motore in tempo reale. I valori di corrente misurati vengono quindi trasmessi al circuito di controllo per l'elaborazione e collegati ai canali analogici A/D del DSP.
L'alimentatore di controllo utilizza una soluzione di alimentazione di commutazione, utilizzando dispositivi di commutazione di alimentazione. Questo circuito di alimentazione soddisfa i requisiti di dimensioni compatte, alta affidabilità, ampia gamma di ingressi CA e ondulazione a bassa potenza.
Servo Controller Software Implementation
Il software Servo Controller è scritto in C. Ogni algoritmo utilizza un design modulare, risultando in una struttura software compatta e interfacce di trasferimento di moduli. Il software servo è costituito da un programma principale e una routine di servizio di interruzione PWM.
Il programma principale esegue principalmente attività di inizializzazione, tra cui l'inizializzazione delle periferiche DSP (clock di sistema, SPI, ADC, CAN, SCI, I/O, Event Manager) e Impostazioni di interruzione e calcolo dei parametri del servomo. Gestisce anche le attività di elaborazione del sistema temporale meno reali - all'interno del ciclo principale.
La routine di servizio di interruzione PWM implementa il tempo più reale - - Algoritmo di controllo del vettore motorio critico con un ciclo di controllo di 100 µs. Legge principalmente i dati inviati dall'FPGA tramite il bus (dati dell'encoder assoluto, comandi di velocità e di coppia), campiona le correnti di fase IU e IW, esegue il controllo PID di corrente, esegue le trasformazioni di Clark, trasformazioni di parco, trasformazioni inverse park, implementa l'algoritmo SVPWM Space Sector Control e genera segnali PWM. Inoltre, dopo che ogni timer PWM interrompe, esegue il calcolo della velocità e il controllo PID ad anello di velocità.
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