Ein Linearmotor-Anwendungssystem ist nicht nur ein Linearmotor mit guter Leistung, sondern auch ein Steuerungssystem, das technische und wirtschaftliche Anforderungen unter sicheren und zuverlässigen Bedingungen erfüllen kann. Mit der Entwicklung der automatischen Steuerungstechnologie und der Mikrocomputertechnologie gibt es immer mehr Steuerungsmethoden für Linearmotoren. Die Forschung zur Steuerungstechnik von Linearmotoren lässt sich in drei Aspekte unterteilen: Einer ist die traditionelle Steuerungstechnik, zwei ist die moderne Steuerungstechnik, drei ist die intelligente Steuerungstechnik.
Herkömmliche Steuerungstechniken wie PID-Rückkopplungssteuerung und Entkopplungssteuerung sind in AC-Servosystemen weit verbreitet. Die PID-Steuerung enthält die vergangenen, gegenwärtigen und zukünftigen Informationen im Prozess der dynamischen Steuerung, und die Konfiguration ist nahezu optimal, hat eine starke Robustheit und ist der grundlegendste Steuerungsmodus in einem AC-Servomotor-Antriebssystem. Zur Verbesserung der Regelwirkung werden häufig Entkopplungsregelung und Vektorregelung eingesetzt.
Technologie und Anwendung der Linearmotorantriebssteuerung
Foto: Zhongweixing QXL-Produkte mit Direktantrieb
Die traditionelle Steuerungstechnologie ist einfach und effektiv, wenn das Objektmodell fest, unverändert und linear ist und die Betriebsbedingungen und die Betriebsumgebung fest sind. Aber bei hochpräzisen Mikro-Feed-Hochleistungsgelegenheiten müssen wir die Änderung der Objektstruktur und -parameter berücksichtigen. Alle Arten von nichtlinearen Einflüssen, Änderungen der Betriebsumgebung und Umgebungsstörungen sowie andere Zeitschwankungen und Unsicherheitsfaktoren, um einen zufriedenstellenden Steuereffekt zu erzielen. Daher hat die moderne Steuerungstechnologie große Aufmerksamkeit in der Forschung zur linearen Servomotorsteuerung auf sich gezogen. Übliche Steuerungsverfahren umfassen adaptive Steuerung, Steuerung mit variabler Struktur im Gleitmodus, robuste Steuerung und intelligente Steuerung.
In den letzten Jahren wurden Fuzzy-Logik-Steuerung, neuronale Netzwerksteuerung und andere intelligente Steuerungsverfahren in die Steuerung von Linearmotor-Antriebssystemen eingeführt. Gegenwärtig werden Fuzzy-Logik, neuronale Netze, PID, H∞-Steuerung und andere bestehende ausgereifte Steuerungsverfahren kombiniert, um voneinander zu lernen, um eine bessere Steuerungsleistung zu erzielen.
Die Anwendung der Antriebssteuerungstechnologie des Linearmotors ist wie folgt:
CNC-System zum Kolbendrehen
Im Werkzeugmaschinen-Vorschubsystem besteht der größte Unterschied zwischen dem Linearmotorantrieb und dem ursprünglichen Rotationsmotorantrieb darin, die mechanische Übertragungsverbindung vom Motor zur Werkbank (Schleppplatte) aufzuheben, die Länge der Werkzeugmaschinen-Vorschubübertragungskette wird verkürzt auf Null, daher wird dieser Übertragungsmodus auch als "Nullübertragung" bezeichnet. Gerade wegen dieses „Null-Getriebe“-Modus bringt der ursprüngliche Rotationsmotor-Antriebsmodus den Leistungsindex nicht und Vorteile. Erstens, High-Speed-Antwort. Da einige mechanische Übertragungsteile mit großer Reaktionszeitkonstante (wie z. B. Leitspindel usw.) im System direkt eliminiert werden, wird die dynamische Reaktionsleistung des gesamten geschlossenen Regelkreises erheblich verbessert und die Reaktion ist extrem empfindlich und schnell . Zweitens, hohe Präzision. Das lineare Antriebssystem hebt die Übertragungslücke und den Fehler auf, die durch den mechanischen Mechanismus wie etwa die Leitspindel verursacht werden, und reduziert den Spurfehler, der durch die Verzögerung des Übertragungssystems während der Interpolationsbewegung verursacht wird. Die Positioniergenauigkeit von Werkzeugmaschinen kann durch lineare Positionserkennung und Rückkopplungssteuerung erheblich verbessert werden. Linearbewegungsmechanismen mit Linearmotoren wurden aufgrund ihrer schnellen Reaktion und hohen Präzision erfolgreich beim CNC-Drehen und Schleifen von Werkstücken mit speziellem Querschnitt eingesetzt. Das Non-Circular Cutting Research Center der National University of Defense Technology zielte auf die Teile mit nicht kreisförmigem Querschnitt mit der größten Leistung ab und entwickelte eine NC-Vorschubeinheit mit hoher Frequenz und großem Hub, die auf einem Linearmotor basiert. Bei Verwendung für CNC-Kolbenwerkzeugmaschinen beträgt die Tischgröße 600 mm × 320 mm, der Hub 100 mm, die maximale Schubkraft 160 N und die maximale Beschleunigung 13 g. Da die Linearmotoreinheit und der Tisch aneinander befestigt sind, kann nur eine Regelung mit geschlossener Schleife verwendet werden.
Das Steuersystemdiagramm dieser Einheit ist in der Abbildung dargestellt.
Dies ist ein doppelt geschlossenes Schleifensystem, wobei die innere Schleife die Geschwindigkeitsschleife und die äußere Schleife die Positionsschleife ist. Als Positionserfassungselement wird ein hochpräzises Gitterlineal verwendet. Die Positioniergenauigkeit hängt von der Auflösung des Gitters ab, und der mechanische Fehler des Systems kann durch die Rückkopplung eliminiert werden, um eine höhere Genauigkeit zu erhalten.
Offenes CNC-System mit Linearmotor
Das NC-System besteht aus einem PC und einer offenen programmierbaren Bewegungssteuerung. Als Plattform werden der allgemeine Mikrocomputer und das Windows-Betriebssystem verwendet. Der Bewegungscontroller in Form eines Standard-Plug-Ins auf dem PC wird als Steuerungskern verwendet, um die Öffnung des NC-Systems zu realisieren. Das Gesamtdesignschema des offenen CNC-Systems auf Basis eines Linearmotors ist in Abbildung 3 dargestellt.
Das System übernimmt das Schema des Einsetzens der PCI-8132-Bewegungssteuerungskarte in den Erweiterungssteckplatz des PCs, der aus PC, Bewegungssteuerungskarte, Servotreiber, Linearmotor, CNC-Werkbank usw. besteht. Unter ihnen wird die CNC-Werkbank von einem Linearmotor angetrieben, die Servosteuerung und die Maschinenlogiksteuerung werden durch die Bewegungssteuerung vervollständigt, die Bewegungssteuerung ist programmierbar, in Bezug auf die Interpretation von Bewegungsunterprogrammen und die Ausführung des CNC-Programms (G-Code usw ., Benutzererweiterung unterstützen). Die PCI-8132 ist eine 2-Achsen-Bewegungssteuerungskarte mit PCI-Schnittstelle. Es kann Hochfrequenzimpulse erzeugen, um den Schrittmotor und den Servomotor anzutreiben, die Motorbewegung von zwei Achsen zu steuern und die lineare und kreisförmige Interpolation zu realisieren. Bei der CNC-Bearbeitung wird eine Positionsrückmeldung bereitgestellt. Der PCI-Bus ersetzte nach und nach den ISA-Bus in der heutigen industriellen Steuerungstechnologie und wurde zur Mainstream-Busform. Er hat viele Vorteile, wie z , der häufigste Bus auf dem PC.