A mozgásszabályozás kezdeti időpontjának meghatározása nagyban függ az Ön meghatározásától. mozgásvezérlés. Azzal lehet érvelni, hogy ez a mechanikus bütyök feltalálásával kezdődött. Mások azt mondhatják, hogy a PID-szabályozás bevezetéséig nem kezdődött el.
Nincs végleges kezdet, de kezdjük az elektromos motorokkal, alig 150 évvel ezelőtt. A mozgásvezérlés bővebb története a következő oldalakon olvasható itt. Ebben a cikkben a modern mozgásvezérlést lehetővé tevő technológiák fejlődését vizsgáljuk meg.
A megfelelő eszközök
1914-re a cserélhető alkatrészek használata már sokkal elterjedtebbé vált, és Henry Ford éppen akkor állította üzembe az első gépesített összeszerelő szalagot. A hatékony gyártás felemelkedőben volt. És ez jó dolog volt, mivel a világ éppen belevetette magát az első világháborúba.
A futószalaggal, az elektromos motorokkal és a háborús innovációval az automatizálás kora gyorsan közeledett, de a mozgásvezérléshez hiányzott egy kulcsfontosságú komponens...
Visszajelzés: A hiányzó darab
Bizonyos értelemben már az 1900-as években megvalósult maga a vezérlés-visszacsatolás. A korábbi évszázadokban már használtak termosztátokat és centrifugális szabályozókat a kemencékhez, illetve a gőzgépekhez. De a negatív visszacsatolási hurok használatának ötlete a szabályozás szigorítására még akkor sem volt igazán feltérképezve, amikor az első világháború véget ért, és beléptünk a dzsesszkorszakba.
Aztán egy 1927-es kompútja során Harold Black egy nap feljegyzést készített arról, hogy a teljesítményerősítő kimenetének egy részét a bemenet egy részének negligálására és a jel torzításának csökkentésére használja, különösen a nagy hatótávolságú kommunikációban. A negatív visszacsatolású erősítő feltalálása megalapozta az erősítők további fejlődését. Hamarosan mindenütt negatív visszacsatolású hurkokat vezettek be mind a pneumatikus, mind a kommunikációs eszközökbe.
Ugyanabban az évben, amikor Harold Black publikálta a negatív visszacsatolású erősítőről szóló tanulmányát, Harold Hazen is felismerte, hogy a negatív visszacsatolás felhasználható egy szervomechanizmus válaszgörbéjének beállítására. A továbbiakban mindkét Harold munkái döntő fontosságúak voltak a motorvezérlési technikák fejlesztésében. Megszületett az elektromos mozgásszabályozás.
A vezérlőrendszerek azonban még negatív visszacsatolással sem voltak kifinomultak. A tisztán arányos szabályozás használata nagyon hajlamos volt arra, hogy kezdetben túllépje a célkimenetet, és időre volt szükség a kiegyenlítődéshez és a stabilitás megtalálásához. A hirtelen zavarokra sem reagált jól. Még sok munka állt előttünk, mire a szervóerősítő technológia a maihoz hasonlóan kezdett kinézni.
PID: A játék megváltoztatója
A II. világháború befejeztével az elektromos rendszerű vezérlők kezdtek egyre elterjedtebbé válni. Ezek a következő évtizedekben nagy fejlődésen mentek keresztül. A hidegháborúval az országok erőltették a technológiai innovációt, mivel senki sem akart hátrányos helyzetbe kerülni, ha nyílt háború törne ki. Végül a PID-szabályozási technológia és a szervóerősítők segítették az Egyesült Államok küldetését, hogy embert juttasson a Holdra.
Az analóg korszak
A 60-as és 70-es évek technológiai fejlődésének eredményeként jött létre a szilárdtest-elektronika, beleértve a félvezető tranzisztorokat, amelyek lehetővé tették a nagyfrekvenciás kapcsolást. Nagyjából ugyanebben az időben fejlesztették ki az impulzusszélesség-modulációt (PWM), amellyel sokkal hatékonyabban lehetett elektromos jeleket küldeni. Ezek a fejlesztések lehetővé tették több motorfázis szabályozott módon történő be- és kikapcsolását. Beléptünk az egyenáramú kefe nélküli motorok vezérlésének korszakába.
Az analóg szervóerősítők egyszerre váltak egyre kompaktabbá és egyre fejlettebbé. Az olyan funkciók, mint az állapotjelzők, a többféle üzemmód és a többféle visszajelző eszköz támogatása, kezdtek megjelenni a panelbe szerelhető és a PCB szerelésű szervóerősítő csomagok.
Érdemes megjegyezni, hogy a mozgásvezérlő iparág (véleményünk szerint) örökre megváltozott, amikor Barta Sandor és Daniel Schoenwald 1987-ben megalapította az ADVANCED Motion Controls-t, analóg szervóerősítőket építve egy konyhaasztalon Van Nuysban.
A digitális technológia felemelkedése
A digitális technológia az 1990-es években tört előre a mozgásvezérlő iparban. A digitális szervóerősítők vagy digitális szervohajtások, ahogyan ma már ismertebbek, feltalálásával a mozgásvezérlés lehetőségei jelentősen kibővültek. A digitális szervohajtások már nem csak a nyomatékok és sebességek, hanem a pozíció-visszacsatolás segítségével is képesek voltak a motor forgórészét meghatározott pozíciókba mozgatni. A digitális szervohajtások hálózaton keresztül is működtethetők, és i/o (input/output) jelekkel kommunikálhatnak egymással és más eszközökkel.
Az elmúlt években a motorvezérlő és az erősítő közötti határvonal nagyon elmosódott. A szervohajtások ma már saját feldolgozási teljesítményükkel rendelkeznek, ami lehetővé teszi számukra, hogy több olyan munkát végezzenek, amelyet általában egy külső vezérlő igényel. Beépített memóriájuk lehetővé teszi számukra a mozgásprofilok tárolását, ami ismét csökkenti a vezérlő munkaterhelését, és néha teljesen szükségtelenné teszi azt.
A mozgásvezérlési üzletág jelentős része továbbra is analóg, de az iparág évről évre digitálisabbá válik. Többet olvashat a különbségek a digitális és analóg szervohajtások között itt.
Mi a következő lépés?
Míg a mozgásvezérlés alaptechnológiája mára nagyon jól megalapozott, az iparág folyamatosan növekszik és fejlődik. Ha kíváncsi arra, hogy merre tart a mozgásvezérlés ipara, akkor olvassa el a Servo Drive trendek 2020-ra itt.
Jackson McKay, marketing mérnök
Tetszik ez a cikk?
Kapjon ilyen blogokat közvetlenül a postaládájába!
