szervo motor

[Zoltán Endrész]

2006/12/13, Famulus Számítástechnika <hwsw at famulus.hu>:
> >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..
>
>
>
>
>
>
>
>
>
> -----------------------------------------
>           elektro[-flame|-etc]
>
Nagyon jó ismertetés! Ezért van az , hogy az amatőr gépek léptető
motorosak, míg a "gyáriak" AC vagy DC szervók. A mi gépünk is
tengelyenként mikrogépes CAN buszos DC szervo+ szögtávadó.

-- 
Hello:Zoli