Çift Döngülü Pozisyon Kontrolü Nedir ve Nerede Gereklidir?

Çoğu motor kontrol sistemi, kuvvetleri motordan yüke iletmek için dişliler, vidalı miller, kayışlar ve diğer yöntemler gibi kaplinler kullanır. Dişli oranları aracılığıyla torku artırmak, dönme hareketini doğrusal harekete dönüştürmek veya uygulanan torkun açısını değiştirmek gibi çeşitli nedenlerle kullanılırlar. Faydalarının yanı sıra bu aktarım sistemlerinin maliyetleri de vardır, örneğin sistemdeki sürtünmeyi artırabilir ve motor ile yük arasındaki sertliği azaltabilirler. Rijitlik, şanzıman bileşenlerinin esnemesinin yanı sıra dişlilerin neden olduğu boşluk nedeniyle de tehlikeye girebilir. Örneğin vidalı miller tamamen rijit değildir, yük altında hafifçe bükülebilir ve esneyebilir. Dişliler de mükemmel değildir, giriş ve çıkış arasında küçük bir miktar "boşluk" ekleyebilecek boşluğa sahip olabilirler.

Bugünkü konumuz, bükülme ve boşluktan kaynaklanan sorunların çift döngü pozisyon kontrolü kullanılarak nasıl ele alınabileceği olacaktır.

Tek Döngü ile İlgili Sorun

Maliyet ve kolaylık faktörleri nedeniyle, enkoder gibi geri besleme cihazları genellikle motora entegre edilir. Çoğu servo motordaki enkoder genellikle doğrudan motor şaftına, tipik olarak motorun arkasına monte edilir. Bu konfigürasyonda enkoder doğrudan motor miline bağlanır ve bu nedenle çıkışı gerçek motor konumunun bir göstergesidir.

Daha sonra motor miline bir dişli, vidalı mil veya başka bir aktarım cihazı bağlanırsa, yükün konumu kullanılan cihazların dişli oranlarına göre hesaplanacaktır. Çoğu durumda bu konfigürasyon uygulama için yeterince doğrudur. Ancak, bazı durumlarda şanzımandan kaynaklanan ilave esneklik ve boşluk, bir sorun haline gelecek kadar hataya yol açabilir.

Örneğin, yükü hareket ettirmek için bir vidalı mil döndüren bir döner motor kullanan bir freze makinesi olduğunu varsayalım. Frezeler, parçaları kesiciden geçirmek için büyük kuvvetler uygulayabilir ve bu kuvvetler freze makinesindeki parçaların esnemesine neden olabilir. Bükülme miktarı, vidalı milin ne kadar uzatıldığı ve yüke ne kadar kuvvet uygulandığı gibi bir dizi değişkenden etkilenir. Eğer tek geri bildirim motorda olsaydı, başımız belaya girebilirdi. Bunun nedeni, motor ile yük arasında bükülebilen ve esneyebilen uzun bir parça zinciri olmasıdır. Neyse ki kolay bir çözüm var ve bu da yükün üzerine bir ölçek (veya kodlayıcı) koymak. Bu şekilde, şanzıman parçalarının ne kadar esnediğinden bağımsız olarak yük konumunu doğrudan ölçebiliriz.

Ancak enkoderi sadece motordan yüke taşımak tam bir çözüm değildir. Geri beslemeyi motora yerleştirmek kararlı ve doğru motor kontrolü sağlar, ancak yük konumunun doğruluğundan ödün verilir. Alternatif olarak geri beslemeyi yüke yerleştirmek nihai konum doğruluğunu artırır, ancak motorda geri besleme olmadığında sistem kararsız hale gelebilir, çünkü boşluk motoru öngörülemeyen şekillerde anlık olarak yüksüz bırakabilir.

Çift Döngülü Kontrol Ekleme

Hem doğruluk hem de kararlılık elde etmek için çözüm iki geri besleme cihazı kullanmaktır. Biri motorda diğeri yükte. Bu konfigürasyona çift döngü kontrolü denir ve şu şekilde çalışır:

Motordan başlayarak, kontrol sistemi motor etrafındaki hız döngüsünü kapatır. Burada hız döngüsünün kapatılması, boşluğun motorun yüklenmesine veya boşaltılmasına nasıl neden olduğuna bakılmaksızın motor hızını kontrol ederek sistemi dengeler. Bu döngü, çift döngülü bir kontrol şemasında iç döngü olacaktır.

Bu sistemdeki ikinci döngü dış döngüdür. Burada sürücü, yük konumunu doğrudan ölçen geri beslemeyi kullanarak konum döngüsünü kapatır. Geri beslemenin yük üzerine yerleştirilmesi, kontrolörün konumu doğru bir şekilde ölçmesini ve konum döngüsünü düzgün bir şekilde kapatmasını sağlar.

Çift döngülü bir sistemdeki her iki döngü birlikte çalışarak kararlı ve doğru hareket kontrolü oluşturur. Pozisyonun doğrudan ölçülmesi, kontrol sistemine pozisyon döngüsü için doğru bilgi sağlar. Konumdaki küçük ayarlamalar ve daha da önemlisi yöndeki değişiklikler, hız döngüsüne verilen hız komutlarıyla ele alınır. Hız komutları, komutun büyüklüğünün konum hatası miktarıyla orantılı olduğu konum döngüsünden gelir. Hız döngüsü motorun etrafında kapalı olduğundan, motorun boşluk nedeniyle yüksüz olduğunda aniden hızlanacağı 'tokatlama' etkisi yaratmaz. Hız döngüsü motor kontrolünü iyileştirir ve motorun nasıl yüklendiğinden bağımsız olarak kontrollü bir hızda dönmesini sağlar.

Daha İyi Kontrol için Daha Akıllı Sürücüler

Akıllı sürücülerdeki çift döngülü sistemler, döner-döner veya döner-doğrusal gibi farklı konfigürasyonlara sahip olabilir. Döner-döner sisteme örnek olarak, döner bir dişli kutusuna bağlı bir döner motor verilebilir. Hem motor hem de yük için geri besleme döner enkoderler kullanacaktır. Döner-doğrusal sisteme örnek olarak, önceki freze makinesi örneğinde olduğu gibi bir bilyalı vidaya bağlı bir döner motor verilebilir. Motor geri beslemesi döner bir enkoder kullanırken yük geri beslemesi doğrusal bir enkoder kullanacaktır.

Birçok ADVANCED Motion Controls akıllı servo sürücüde yerleşik çift döngü özelliği vardır. Bir özellik olarak "Yardımcı Geri Besleme" listeleyen konumlandırma sürücüleri çift döngü kontrolüne sahiptir. Ürün aramamızda "Yardımcı Geri Besleme" için filtreleme yaparak web sitemizde bulunabilirler.

yazan Rene Ymzon, Pazarlama Müdürü