szervo motor

[Famulus Számítástechnika]

>Szervo motorok működéséről, meghajtásáról, vezérléséről, meg
>úgy általában a lelkivilágukról, stb... van valakinek valami
>használható leírása?
>CNC hajtásra kellene, és ismerkednék egy kicsit.
>V.

Mirol is kerdezel....mert ez igy eleg tagas.

A motorokrol magukrol?

Azok kicsit maskepp tervezett
amugy kozonseges motorok.
A fo tervezesi cel a nagy nyomatek
a kis tehetelenseg mellett es hogy
a kis fordulatnal, de nagy nyomateknal
se egjen azert le rola a tekercseles....
...meg par egyeb apro szempont.


Ha CNC hajtasnal a tengelyek hajtasarol
beszelunk akkor mar lesz kulonbseg a
hajtas also szintjein......a technologiak kozott..

Nagyjabol....

A CNC palyavezerles eseten ugye tobb
egymasra epulo szintrol kell beszelni.

Megpedig ezekrol kell
kulon-kulon es osszefuggseben is beszelni.

- palyarol (path) es a palyavezerlesrol
 az az utvonalrol (kontur) amit beakarsz jarni
 es ehhez szukseges interpolalo apparatusrol
Ez eddig csak az alakrol szol...

- palyaelemrol (trajectory)
 azok a (resz) mozgas darabok amikkel
 a palyat bejarod, a palyaelem az
 alak mellet mar bir sebeseg es gyorsulas adatokkal is

- tengely (step, move)
 azok a motor/hajtas mozgasok amikkel
 a palyaelem (tengelyenkenti vetulete) megvalosithato


Pontosan abban KULONBOZIK a szervohajtas
a stepper hajtastol ahogy a tengelyt vezerlik
 ...a felsobb szintek azonosak.

CSAK a szintek olykor osszemosodnak az
irodalomban...a homalyt novelendo :-(
(mert nagy penzekrol van szo a szakteruleten)

Nos, a (szerszam) palya lehet egy
akarmilyen terbeli gorbe alaku,
amit csak a kesztermek megkivan ..ugyebar.

A CNC gep hajtasa viszont EGY tengelyen
CSAK egy szabadsagfoku, azaz csak
egy vonal menten tud mozogni/forogni
elore vagy hatra ....ezert aztan kell

- egy apparatus ami a tergorbet felbontja
 a tengelyeknek megfelelo vetuletekre
azaz szinkronozott elemi mozgas darabokra
Ez mozgas vezerlo (motion controller)

es kell

- egy masik apparatus ami ezeket az elemi
 mozgas darabokat meg is valositja a tenegelyen
Ez a hajtas vezerlo azaz driver

Ezekrol  az apparatusokrol szol az egesz tortenet...

Az elso apparatusnak
igazabol csak annyit kellene csinalnia, hogy
fogja a tergorbet es egy adott sebesseggel vegigmegy rajta
(ez lesz ugye a MUNKA sebesseg) es haladas kozben
mindig megmondja a masodiknak, hogy
a tengelyek mennyit mozduljanak ahhoz, hogy
a mozgasaik eredojekent a vezerelt pont
pontosan a tergorben haladjon vegig
megpedig az eloirt sebesseggel....

Ezt a szamolasi es lekepezesi eljarast
nevezik palya interpolacionak.

A masodik apparatus pedig az igy kapott
adatok alapjan majd tenyleges mozgatja is a hajtast.

Az elmelet ilyen egyszeru, csakhogy
a valo vilagban vannak szamitasi es
vezerelesi/hajtasi korlatok...

Ezert a palyat nem tudjuk total folyamatosan
kovetni, hanem csak apro lepesekkel kozelitoleg kovetni.
A minimalis lepes nagysag nyilvan felhasznalasi cel fuggo lesz
es elsosorban az elvart alakhusegtol (pontossag) fog fuggeni.

Nagy szamitasi kapacitasu procikkal mamar megoldhato, hogy
a CNC gep kozvetlenul magat a tergorbet kapja meg feldolgozasra.
(azaz interpolalasra) NURBS-nak mondott vezerlesek.

De azert a gyakorlatban még jellemzoen nem ez van,
hanem az, hogy egy elore megragott palyahalmazt kap
ez eredeti tergorbe helyett a CNC vezerlo..

Az eloragast a CAM programok vagy
maga az NC programozo vegzi el az
nc program iras/genaralas cimszo alatt...

A CAM program azonban maag is soxor szinten
a (korszerubb) CNC gepben fut manapsag
es nem a progarmozo asztalan.

Az eloragott palyahalmaz (tipikusan) mar csak
egyenesekbol vagy egyenesekbol+korivekbol all.
Mert ezt mar nem tul eroforras igenyes interpolalni,
szemben az eredeti  tergorbekkel, tehat megy valos idoben is.
Azt, hogy hany es mekkora eloragott palyaszakasz kell
az donti el milyen huen akarjuk lekovetni veluk az eredeti gorbet
nomeg, hoyg  mire kepes a gep es a vezerloje.

Szoval van egy gorbenk amit lekell intrepolalni vagy
az azt eleg jol lekoveto egyenes es koriv halmazunk
amit azatn egyenkent szinten lekell interpolalni.

Az interpolalas a gyakorlatban ugy zajlik, hogy
lepesenkent generaljuk a gorbet az azt leiro fuggveny alapjan
es minden lepesnel kiszamoljuk milyen koordinatak tartoznak
az adott lepesbeni helyzethez ...aztan a koordinatat
atadjuk a masodik fizikai apparatusnak, ami
osszehasonlitja a valos pozicioval es ha kell
akkor ugy mozditja a tengelyeket, hogy azok
az iment kiszamolt koordinatakra mozgassak a
mechanikat es aztan ott is maradjanak amig
mas pozicio nem erkezik az interpolatortol.

...es innen tobbfele elagazova
valik a hajtas technikaja !!!!

Az elso dontes, hogy
zarjuk-e a hajtas pozicionalo rendszert?

Azaz ellenorizzuk-e, hogy
a hajtas VALOBAN elerte-e
az interpolator altal eloirt poziciot?!!

...vagy csak elhisszuk, hogy
ott van mert azt mondtuk neki...
(vezerles kontra szabalyozas ugyebar)

Az ellenorzesre KELL valamilyen
a valos poziciot visszaado eszkoz, ezert
 tehat valamilyen poziciomerot szerelunk
a "tengelyekre" es aztan addig basztatjuk a
hajtast amig az eloirt es valos pozicio meg fog egyezni...
vagy ha nem megy a dolog akkor hibat jelzunk.

Eddig tehat total kozombos, hogy
a tengely hajtasa hogyan is tortenik
a maga fizikai valojaban....lehet az
stepper, DCmotor, ACmotor, hidraulika, akarmi
(barmelyik basztathato addig amig poziciora all...)

Maradjunk most a CNC gepeknel szokasos
ket fo motortipusnal a tisztan digitalisnak
veheto steppermotornal es a (tipikusan)
szervonak nevezett analog jellegu hajtasoknal.

A steppernel (tipikusan) az a szokas, hogy
csak pozicio vezerles van (teht nincs valos pozicio jelado)
es a palya interpolator olyan gyorsra van belove, hogy
a tengelyeken nezve nagyobb-egyenlo legyen
a (palyara vetites) felbontasa mint a stepper 1 lepese
Azaz az interpolator  megy vegig a tergorben es
mindig "szol", ha valamelyik tengelynek lepnie kell eppen

Ez eleg jo palya pontossagot ad
viszont eleg szamolas igenyes is....
es hibara ad lehetoseget, ha a
stepper valamiert nem bir pozicioba lepni
Lehet(ne) persze jeladoval zarni a hurkot...

A hatter feltetelezes !!!!! pedig
az, hogy a stepper a mukodesi elve miatt
PONTOSAN annyit fog a tengelyen mozditani
amennyit eloirtunk es UTANA abban a
pozicioban OTTMARAD akar orok idokig...

Ezzel szemben....mit tesz az analog hajtas ?!
Az bizony menne tovabb ha nem kapcsolnank ki
illetve nem maradna ott feltelenul, ha kikapcsolnank is...

Ezert az analog motorhoz kell valami mas trukk is
a pozicioba mozgatashoz es az ott megtartashoz.

A megoldas, hogy non-stop figyelni kell a
TENYLEGS poziciojat es ugy kell birizgalni, hogy
ha az elterne az eloirttol akkor szepen vissza
kell oda terelni okegyelmet !!!

A valodi poziciot tehat MINDIG KELL tudni
es ...ezert pozicio jelado kerul ra! ami tudosit
minden rezduleserol egyfordulat alatt
mondjuk 1-4000 alkalommal...

A vezerlese pedig figyel es ha
odebb van mint kene akkor alkalmas modon
beavatkozik. A technika mai allasa mellett
az ilyen bavatkozast az ugynevezett
PID szabalyozokkal vegezzuk kultur modon.

Egy szervo hajtas is tehat allni fog a
szokasos szabalyzokor modulokbol....es
persze a szabalyozasi cel a tengely POZICIOJA lesz.

A beavatkozo elem a motor+meghajtoja lesz
A (motor/tengely) jelado lesz a valos pozicio forrasa
Az interpolator a parancsjel forrasa
A kulonbsegkepzo/utasito pedig a
szoftver ami fut a vezerloben....

Innen sima elmeleti PID a dolog :-)

A P tag gyorsit mint allat ha mesze
van az eloirt poziciotol a hajtas es leveszi
a kakaot ha pozicioban van aztan
visszateszi, ha elakar maszni onnan.
Tisztara mintha rugoval tartanank helyben...

A D tag a lengescsillapito a rendszerben, hogy
a cucc (akar az autonal) siman alljon pozicioba
Az I tag meg lesi a kis pozicio hibakat es
igyekszik azokat is korigalhatova tenni.

...es persze ugyanez a hurok zaras
alkalmazhato steperre is, csak azoknal
nem szokas ar okokbol...inkabb
hiszunk a lepesekben...

A szervo hajtasoknal van meg egy dolog!

A tergorbe interpolaciojat RITKABBAN vegezzuk el
mint amilyen surun ranezunk a motorra
a PID szabalyozo korben, hogy mi is van vele?

A ket interpolalas kozott HAGYJUK
a motort a legutobb elinditott IRANYBA
es SEBESEGGEL mozogni a PID pedig
gondoskodik rola hogy (ha lehet)
erje el azt es aztan  TARTSA is AZT.

A kovetkezo interpolalasnal aztan ujra szamoljuk
a pontos poziciohoz szukseges iarny/sebesseg adatot
es aztan ismet a PID-re bizzuk , hogy
erje el illetve tartsa azt...

A interpolacio persze vonatkozhat olyan
tergorbe szakaszra is aminel a tengelyeken
NEM  egyenletes mozgas kell hanem gyorsulas
vagy lassulas is (pl. kor, vagy elindulas, leallas)
 ...ilyenkor folyton valtoztatjuk a hajtas paremetereit is.

A finomsagok ott jonnnek, hogy
mekkora legyen az interpolacios idokoz
es mekkora legyen PID hurok futasi idokoze

Azatn, hogy a parameterek mik legyenek a
megfelelo hurok mukodeshez...ez
pedig mar kicsit okkult tudomanynak tunik
pedig nem az, csak jol kel erteni es
alkalmazni a PID mukodesi elvet....

Ertelemszeruen a palya
INTERPOLACIOSIDO sokkal nagyobb
( ~>=10:1) kell legyen a PID hurok idokozenel.


Szoval szerintem,
nem egy szabadkomuves paholy titok
a CNC palyvezerles arhitecturaja, csak
a ket lenyegi szint (interpolacio es fizkai hajtas
amit a "pozicio" mint fogalom kot egysegge)
logikai elemeinek sok lehetseges fizikai elrendezese,
megvalositasa miatt zavarosnak es bonyolultnak tuik,.

Radasul  az irodalom nem szokott kiterni ra, hogy
melyik elemi funkcio hol  van/nincs megvalositva
hanem vagy ugy gondoljak ugyis tudjuk
az elmeleti alapok birtokban...:-)
vagy szandekosan hagyjak zavarosan
ezt az infot, talan  erdekbol...:-(


KJ

P.S
a bakugrasokert, hianyokert
(hibakert?) nem vallalok felelosseget
mert csak lenduletbol irtam egy attekinto kep felet
amirol azt gondolom, talan segithet a reszletek
es a tenylegs megvalositasok tovabbi
nyomozasaban, helyreteteleben..