Paano nakamit ng mga linear na electric actuators ang tumpak na linear na paggalaw sa pamamagitan ng control servo control?

Bilang isang pangunahing aparato sa pagmamaneho sa larangan ng pang-industriya na automation, ang pangunahing pag-andar ng mga linear na electric actuators ay upang mai-convert ang mga de-koryenteng signal sa paggalaw na may mataas na katumpakan. Malawakang ginagamit ang mga ito sa control ng balbula, robotic na pagpoposisyon ng braso, regulasyon ng likido at iba pang mga sitwasyon. Ang daloy ng trabaho nito ay batay sa prinsipyo ng control servo control. Sa pamamagitan ng closed-loop na pakikipagtulungan ng pagproseso ng signal, pagkalkula ng dynamic na paglihis, drive ng motor at feedback ng posisyon, napagtanto nito ang tumpak na kontrol ng paggalaw ng paggalaw ng actuator. Ang sistemang teknikal na ito ay hindi lamang nagsasama ng kontrol sa motor, mekanikal na paghahatid at teknolohiyang sensing ng elektronik, ngunit sumasalamin din sa komprehensibong mga kinakailangan ng modernong industriya para sa dynamic na tugon, pagpoposisyon ng kawastuhan at katatagan ng system.

Ang daloy ng trabaho ng Linear Electric Actuators ay nagsisimula sa analog signal na ipinadala ng control system. Karaniwan ang 4-20mA kasalukuyang signal ay ginagamit bilang control instruction. Ang pamantayang saklaw ng signal ng elektrikal na ito ay hindi lamang tinitiyak ang kakayahan ng anti-panghihimasok ng paghahatid ng signal, ngunit nagbibigay din ng sapat na dynamic na puwang ng pagsasaayos para sa system. Kapag ang control system ay nag -output ng isang tiyak na kasalukuyang halaga, kailangang i -convert ito ng actuator sa isang tiyak na linear na pag -aalis. Ang prosesong ito ay nakasalalay sa pangunahing papel ng tagahanap ng posisyon. Ang pagkuha ng PM-2 control board bilang isang halimbawa, ang panloob na isinama na high-precision analog-to-digital conversion circuit ay maaaring mai-convert ang kasalukuyang signal sa isang digital na dami, habang tinatanggap ang real-time feedback signal mula sa sensor ng posisyon. Ang halaga ng paglihis na nabuo ng paghahambing sa pagitan ng dalawa ay nagiging parameter ng input ng kasunod na algorithm ng control.

Ang core ng pagkalkula ng paglihis ay namamalagi sa pagpapakilala ng PID algorithm. Ang algorithm ay dinamikong inaayos ang output intensity ng drive kasalukuyang sa pamamagitan ng isang linear na kumbinasyon ng proporsyon (P), pagsasama (I), at pagkita ng kaibahan (d). Ang proporsyonal na termino ay direktang tumugon sa kasalukuyang paglihis, ang integral na termino ay nag-aalis ng pangmatagalang error na naipon, at hinuhulaan ng term na termino ang takbo ng pagbabago ng paglihis. Ang tatlo ay nagtutulungan upang pabagalin ang actuator kapag papalapit sa target na posisyon upang maiwasan ang overshoot na pag -oscillation. Halimbawa, kapag ang control system ay nangangailangan ng actuator na lumipat mula sa paunang posisyon sa 10mm, ang tagahanap ng posisyon ay magpapatuloy na ihambing ang paglihis sa pagitan ng aktwal na posisyon at ang target na halaga, at dinamikong ayusin ang motor drive kasalukuyang sa pamamagitan ng PID algorithm hanggang sa lumapit ang paglihis sa zero. Ang prosesong ito ay nangangailangan hindi lamang ng kahusayan ng algorithm, kundi pati na rin ang kakayahang real-time na tugon ng sistema ng hardware.

Bilang ang mapagkukunan ng kapangyarihan ng actuator, ang pagganap ng motor ay direktang tinutukoy ang mga dynamic na katangian ng system. Ang brushless DC motor ay naging pangunahing pagpipilian para sa mga linear na electric actuators dahil sa mataas na panimulang metalikang kuwintas at mababang bilis ng pagbabagu -bago. Hinihimok ng electric current, ang motor output rotational motion, ngunit ang mga pang -industriya na sitwasyon ay madalas na nangangailangan ng linear na pag -aalis, kaya ang pag -convert ng form ng enerhiya ay kailangang makamit sa pamamagitan ng reducer at mekanismo ng paghahatid ng tornilyo. Ang reducer ay binabawasan ang bilis at pinatataas ang metalikang kuwintas sa pamamagitan ng gear meshing, habang ang tornilyo ay nagko -convert ng rotational motion sa linear motion. Halimbawa, ang ball screw ay maaaring makamit ang kawastuhan sa pagpoposisyon sa antas ng micron dahil sa mababang alitan at mataas na kahusayan; Habang ang trapezoidal screw ay gumagamit ng pag-andar sa sarili upang mapanatili ang posisyon ng actuator na hindi nagbabago kapag ang kapangyarihan ay naka-off, na angkop para sa mga senaryo na nangangailangan ng static na lakas ng paghawak.

Ang disenyo ng mekanismo ng paghahatid ay dapat isaalang -alang ang parehong kawastuhan at pagiging maaasahan. Ang katumpakan ng tingga, pagsasaayos ng preload at paraan ng pagpapadulas ng bola ng bola ay makakaapekto sa pag -uulit ng system at buhay ng serbisyo. Ang ilang mga high-end actuators ay gumagamit ng isang pre-masikip na dobleng istraktura ng nut upang maalis ang clearance ng axial sa pamamagitan ng mga nababanat na elemento, karagdagang pagpapabuti ng higpit ng paghahatid. Bilang karagdagan, ang antas ng proteksyon ng kadena ng paghahatid ay hindi maaaring balewalain, lalo na sa maalikabok at mahalumigmig na mga kapaligiran, kung saan ang disenyo ng sealing at anti-corrosion coating ay maaaring epektibong mapalawak ang buhay ng kagamitan.

Ang sensor ng posisyon ay ang "mata" ng closed-loop system, at ang katumpakan at katatagan nito ay matukoy ang pangwakas na pagganap ng actuator. Ang mga conductive plastic potentiometer ay sumasalamin sa impormasyon ng posisyon sa pamamagitan ng mga pagbabago sa halaga ng paglaban, at may pakinabang ng simpleng istraktura at mababang gastos, ngunit pagkatapos ng pangmatagalang paggamit, ang kawastuhan ay maaaring bumaba dahil sa pagsusuot. Napagtanto ng mga di-contact na digital na encoder ang pagtuklas ng posisyon sa pamamagitan ng mga prinsipyo ng photoelectric o magnetoelectric, at may mga katangian ng mataas na resolusyon at mahabang buhay, na angkop lalo na para sa mga high-speed at high-frequency na mga senaryo ng paggalaw ng paggalaw. Halimbawa, ang mga incremental encoder ay tumutukoy sa kamag -anak na pag -aalis sa pamamagitan ng pagbibilang ng pulso, habang ang mga ganap na encoder ay maaaring direktang mag -output ng natatanging mga code ng posisyon upang maiwasan ang problema ng pagkawala ng posisyon pagkatapos ng pagkabigo ng kuryente.

Ang pagproseso ng mga signal ng feedback ay kailangang malapit na maiugnay sa control algorithm. Matapos matanggap ang signal ng sensor, ang posisyon ng tagahanap ay kailangang mag -filter at mag -linya ito upang maalis ang pagkagambala sa ingay at mga error na hindi linya. Halimbawa, ang algorithm ng filter ng Kalman ay maaaring epektibong pigilan ang mga signal ng mataas na dalas na panginginig ng boses at pagbutihin ang ratio ng signal-to-ingay ng pagtuklas ng posisyon. Kasabay nito, ang dalas ng sampling ng signal ng feedback ay kailangang tumugma sa control cycle upang matiyak na ang system ay maaaring tumugon sa mga panlabas na kaguluhan sa isang napapanahong paraan.

Ang mga closed-loop na katangian ng linear electric actuators Bigyan sila ng malakas na kakayahan sa anti-panghihimasok. Kapag nagbago ang panlabas na pag -load ng biglang o nagbabago ang boltahe ng supply ng kuryente, ang posisyon ng paglihis ay nag -uudyok sa pabago -bagong pagsasaayos ng algorithm ng PID. Halimbawa, sa senaryo ng control ng balbula, ang isang biglaang pagtaas ng presyon ng pipeline ay maaaring maging sanhi ng pagtaas ng metalikang kuwintas ng actuator. Sa oras na ito, ang signal ng paglihis ng posisyon ay mag -udyok sa motor na dagdagan ang output kasalukuyang upang mabayaran ang pagbabago ng pag -load. Ang switch ng limitasyon ng metalikang kuwintas at ang aparato ng limitasyon ng paglalakbay ay bumubuo ng isang layer ng proteksyon ng hardware upang maiwasan ang mekanikal na labis na karga na sanhi ng pagkabigo ng software.

Ang adaptive na kakayahan ng system ay makikita rin sa setting ng parameter. Ang koepisyent ng pakinabang ng algorithm ng PID ay kailangang ma -optimize ayon sa mga katangian ng actuator at mga senaryo ng aplikasyon. Halimbawa, sa mataas na dalas na paggalaw ng paggalaw, ang pagkakaiba-iba ng timbang na timbang ay kailangang madagdagan upang sugpuin ang overshoot; at sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na pag-load, ang epekto ng integral na term ay kailangang madagdagan upang maalis ang mga static na error. Ang ilang mga actuators ay sumusuporta sa parameter ng self-tuning function, na napagtanto ang pinakamainam na pagsasaayos ng parameter ng control sa pamamagitan ng awtomatikong pagkilala sa modelo ng system.