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專注、專業(yè),提升整體直驅(qū)技術(shù)應(yīng)用水平

文:ACS運(yùn)動(dòng)控制(中國(guó)) | 2023年第四期 (0) | (0)

  針對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)與針對(duì)直驅(qū)電機(jī)(這里只談直線電機(jī)DDL、DDR、VC)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)在開發(fā)上有很大的區(qū)別,旋轉(zhuǎn) 伺服電機(jī)一般是通過聯(lián)軸器、絲杠(絲桿)等和負(fù)載相連,總體上,應(yīng)用以速度低于1米/秒和精度以絲級(jí)為主,中間的機(jī)械過渡較 多,絲杠運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由于剛性高,機(jī)械響應(yīng)較慢,速度相對(duì)來說也較慢,因此容易控制,控制算法比較簡(jiǎn)單。直驅(qū)系統(tǒng)場(chǎng)景中(通常 需要一定精度或超高精度,從微米到納米的精確定位,或高速及高加速的多軸運(yùn)動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景),電機(jī)基本上都是直接與負(fù)載相連, 中間沒有任何傳動(dòng)機(jī)構(gòu),如果機(jī)械精度不夠或者裝配不恰當(dāng),以及加上負(fù)載后剛度不夠,這些機(jī)械不確定性都會(huì)對(duì)直驅(qū)系統(tǒng)產(chǎn)生擾 動(dòng),從而對(duì)電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生影響,引起機(jī)械振動(dòng)等系統(tǒng)不穩(wěn)定因素,因此直驅(qū)系統(tǒng)的控制算法更難,對(duì)控制算法的要求更高,尤其是 在多軸系統(tǒng)的運(yùn)行中,軸與軸之間所產(chǎn)生的擾動(dòng)會(huì)非常大,加上直驅(qū)系統(tǒng)的應(yīng)用機(jī)械模型較為復(fù)雜,如何更好地把機(jī)械結(jié)構(gòu)與電機(jī) 控制系統(tǒng)結(jié)合在一起,是直驅(qū)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的開發(fā)重點(diǎn),同時(shí)對(duì)研發(fā)人員的要求也提高了。

  國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段大部分直驅(qū)應(yīng)用場(chǎng)景更多的是單軸運(yùn)動(dòng)或者低精度定位(5-20微米)系統(tǒng),經(jīng)過這幾年的發(fā)展,市場(chǎng)已非常“內(nèi) 卷”,價(jià)格幾乎快接近同等精度的絲杠,而且絲杠有段時(shí)間還經(jīng)常供貨不及。表面上給人感覺直驅(qū)要替代絲杠了,但實(shí)際上,直驅(qū) 技術(shù)并非是對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)+絲杠系統(tǒng)的簡(jiǎn)單替代,而是一種進(jìn)化。直驅(qū)技術(shù)需要根據(jù)各種實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景,搭建起與之相適應(yīng)的模型, 畢竟直驅(qū)技術(shù)的初衷是以高速、高精度及快速整定等為主要訴求,需要考量多軸運(yùn)動(dòng)時(shí)軸與軸、軸與負(fù)載等之間的各種擾動(dòng),除了 可以通過優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)來提升性能,還得有特殊手段和控制算法來補(bǔ)償和消除機(jī)械設(shè)計(jì)或裝配上的不足導(dǎo)致的精度或性能的不夠。

  例如,在高速、高精度應(yīng)用的龍門雙驅(qū)控制系統(tǒng)中,雖然各家廠商都統(tǒng)稱龍門算法,但由于面對(duì)的應(yīng)用市場(chǎng)不同,使得目前 不同廠商的開發(fā)理念也各不相同。為了更大程度地提高控制性能(精度,速度以及整定),ACS高級(jí)龍門算法采用了交叉解耦算 法、動(dòng)力學(xué)算法等先進(jìn)技術(shù),以實(shí)現(xiàn)雙驅(qū)電機(jī)龍門、雙反饋的自動(dòng)控制算法功能,既可支持控制剛性龍門,也可支持柔性龍門,且 無需依賴額外的控制器(取決于產(chǎn)品線)。在這一應(yīng)用中對(duì)于驅(qū)動(dòng)器的要求較高,而這也得益于ACS公司迄今20多年來在驅(qū)控一體 化技術(shù)上的研發(fā)積累。ACS驅(qū)控一體化系統(tǒng)里包涵上下層各種軟硬件、診斷工具、調(diào)試工具等,是一套龐大的系統(tǒng)工程,針對(duì)多軸 疊加系統(tǒng),它能夠通過智能化軟件對(duì)各種運(yùn)動(dòng)軸和軸之間的擾動(dòng)進(jìn)行分析,從中獲得恰當(dāng)?shù)乃欧鲆妗V波等相關(guān)參數(shù),最終保證 整體系統(tǒng)的高速、高精度性能,減少導(dǎo)軌磨損度,降低機(jī)器的耗電量,對(duì)高性能設(shè)備的開發(fā)人員易用性也非常友好。

  今年, ACS推出了經(jīng)濟(jì)型控制模塊系列新品ECMdx,它是集成交流輸入雙軸驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)控一體化產(chǎn)品,可通過兩個(gè)高精度運(yùn) 動(dòng)平臺(tái)軸對(duì)OEM設(shè)備實(shí)施經(jīng)濟(jì)高效的控制,相對(duì)于旗艦版SPiiplus體現(xiàn)出良好的性價(jià)比優(yōu)勢(shì);另一款新品是IDMdx多軸驅(qū)動(dòng)器, 其 特點(diǎn)是可接入第三方EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制器,增強(qiáng)了系統(tǒng)的開放性。此外,我們的UDMdx是一款單/雙軸驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品,旨在優(yōu)化旗艦 版系統(tǒng)高精度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的性能及性價(jià)比。

  近幾年,國(guó)內(nèi)直驅(qū)技術(shù)市場(chǎng)高速發(fā)展,直驅(qū)系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)被越來越多行業(yè)人士所認(rèn)知,但仍需要有想法的中小企業(yè)瞄準(zhǔn)高 精尖應(yīng)用(雖然這是個(gè)苦活,也是個(gè)累活),在控制算法、電子及機(jī)械工程等研究領(lǐng)域加大融合開發(fā)力度,專注、專業(yè),持續(xù)增加 技術(shù)儲(chǔ)備,提升整體直驅(qū)技術(shù)的應(yīng)用水平。同時(shí),在行業(yè)內(nèi)部,也迫切需要制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,提高市場(chǎng)準(zhǔn)入“門檻”,共同促 進(jìn)直驅(qū)行業(yè)的長(zhǎng)期健康、良性發(fā)展。

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