Wstęp:Czym jest sterowanie pozycją, sterowanie pozycją jest bardziej powszechną metodą sterowania w dziedzinie sterowania przemysłowego, zwykle stosowaną w sterowaniu ruchem urządzeń mechanicznych, takich jak obrabiarki i ramiona robotów itp., w wielu zaawansowanych urządzeniach mechanicznych konieczne jest użycie sterowania pozycją. W tym artykule zajmiemy się sterowaniem pozycją ramienia robota, aby przeprowadzić wprowadzenie do odpowiedniej treści.
Ramię robota to powszechny typ robota produkcyjnego, który przypomina ludzkie ramię, z kilkoma częściami, które są bardzo podobne do ludzkiego ramienia, łokcia i nadgarstka, i może być kierowany do wykonywania różnych operacji tak jak ludzkie ramię. Ponieważ ludzkie ramię jest przymocowane do ciała, „ramię” ramienia jest zamontowane na nieruchomej podstawie, podczas gdy reszta ramienia może być poruszana w różnych kierunkach.
Kontrola położenia ramienia ma zapewnić, że ramię osiągnie pożądaną pozycję bez odchylenia i jest ważną funkcją ramienia. Stawy ramienia robota są zwykle obsługiwane przez silniki, a operator może kontrolować policję robota, kontrolując silniki w stawach za pomocą komputera. Ponieważ silniki poruszają się w kontrolowanych przyrostach, ramię może poruszać się wielokrotnie w bardzo dokładny sposób, z wysokim stopniem dokładności i niezawodności. W następnej sekcji krótko przedstawimy zasadę kontroli położenia ramienia robota i metodę kontroli położenia ramienia robota.
Zasada sterowania położeniem ramienia robota
Aby kontrolować położenie ramienia robota, musimy użyć silnika do wyprowadzenia momentu elektromagnetycznego w dowolnym momencie, aby ustabilizować moment grawitacyjny ramienia robota. Gdy ramię sterujące osiągnie określoną pozycję, prędkość obrotowa silnika wynosi zero i jest on w stanie zablokowanym, a wyjściowy moment obrotowy jest momentem blokującym. Ze względu na różne napięcia wirnika, moment blokujący silnika jest również inny, a sterowanie momentem blokującym silnika można w pełni zrealizować, zmieniając napięcie wirnika, realizując w ten sposób sterowanie położeniem ramienia robota.
Przepływ sygnału sterowania położeniem ramienia mechanicznego. Przede wszystkim, wprowadzenie danej wartości do systemu musi zostać zakończone przyciskiem części interakcji człowiek-komputer, która obejmuje dwie zawartości informacyjne określonej pozycji i kierunku obrotu, a następnie DSP oblicza wartość sterowania sprzężeniem zwrotnym, która powinna zostać dodana do silnika zgodnie z wejściem określonej pozycji i wprowadza falę sygnału PWM i sygnał kierunku do silnika, aby napędzać obwód. Jednocześnie dysk kodowy wykrywa aktualny kąt i przekazuje dane z powrotem do DSP, który następnie przeprowadza sterowanie PID zgodnie z różnicą między bieżącą pozycją a określoną pozycją i dostosowuje wyjściową falę sygnału PWM i sygnał kierunku. Ponadto wyświetlacz ciekłokrystaliczny w części interakcji człowiek-komputer odpowiada za wyświetlanie informacji w czasie rzeczywistym w procesie sterowania.
Metody sterowania położeniem ramienia robota
1. Sterowanie wyprzedzające i trójpętlowe
Ta metoda sterowania położeniem opiera się na trójpętlowym sterowaniu sprzężeniem zwrotnym, dodając wartość polecenia sprzężenia zwrotnego. Sterownik zazwyczaj musi działać w trybie CSP, metoda generowania wartości sprzężenia zwrotnego ma dwa rodzaje, jeden polega na tym, że sterownik nadal wysyła tylko polecenie położenia do ramienia robota, sterownik poprzez różnicową generację wartości prędkości sprzężenia zwrotnego i wartości przyspieszenia sprzężenia zwrotnego; drugi polega na tym, że sterownik nie tylko wysyła polecenie położenia, ale także wysyła wartość odchylenia prędkości sprzężenia zwrotnego i wartość odchylenia momentu obrotowego sprzężenia zwrotnego do sterownika. Ta metoda umożliwia ramieniu robota uzyskanie zdolności dynamicznej reakcji.
2. trzypętlowe sterowanie serwomechanizmem
Ta metoda sterowania położeniem jest jedną z bardziej znanych. W tym momencie sterowanie odbywa się w sterowniku, który generuje moment obrotowy zgodnie z pozycją polecenia, dzięki czemu ramię robota dobrze śledzi pozycję polecenia, a kontroler jest tylko planistą trajektorii odpowiedzialnym za wysyłanie pozycji polecenia do sterownika. Ta metoda ma wysoką dokładność w stanie ustalonym i silne zdolności przeciwzakłóceniowe, co może zapewnić powtarzalną dokładność pozycjonowania ramienia robota, ale jej dynamiczna wydajność jest stosunkowo słaba, na przykład opóźnienie czasowe między krzywą polecenia położenia a krzywą rzeczywistego położenia jest duże.
3.Sterowanie nieliniowe
Napędy dwóch poprzednich metod są obsługiwane pod kontrolą położenia, podczas gdy ta metoda ma na celu zlokalizowanie napędu w trybie momentu obrotowego lub prądu, stosując niektóre nieliniowe metody sterowania w nowoczesnej teorii sterowania. Kontroler oblicza wartość momentu obrotowego bezpośrednio zgodnie z zadaną pozycją i wysyła ją do napędu, co osłabia napęd w module wzmacniacza mocy, podczas gdy kontroler może być uważany tylko za wykonujący kontrolę ruchu. Może to być stosowane w metodzie sterowania metodą obliczonego momentu obrotowego, linearyzacji sprzężenia zwrotnego i niektórych adaptacyjnych metodach sterowania.
Przeglądając powyższy artykuł, możesz dowiedzieć się, że sterowanie położeniem ramienia robota może być realizowane za pomocą sterowania sprzężeniem zwrotnym plus sterowaniem trójpętlowym, sterowaniem serwomechanizmem sprzężenia zwrotnego trójpętlowym i nieliniowymi metodami sterowania. Sterowanie położeniem ramienia robota ma zapewnić, że ramię robota może osiągnąć żądaną pozycję bez odchylenia, ale ramię robota jest również częściej używane jako metoda sterowania, stawy ramienia robota są zwykle napędzane przez silnik, operator może sterować ramieniem robota za pomocą komputerowego sterowania stawami silnika w celu sterowania ramieniem robota, aby osiągnąć wyższą dokładność ruchu przemieszczenia. Obserwuj Jiezhong Robotics, aby dowiedzieć się więcej o wiedzy i zastosowaniu sterowania położeniem ramienia robota.