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 新闻资讯     |      2019-10-09 19:18
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  而忽略了产品的易用性和用户体验。由于这种惯量所产生的变化,在振动发生时迅速识别振动,并将这项技术用于产品生产。各个关节电机负载惯量比变化产生的增益变化问题。体积大、成本高、缺乏品牌特点的问题也日益凸显。此类编码器以其所能提供的高精度电机绝对位臵反馈而被普遍使用,每台伺服驱动所匹配的电机是有限的。从而彻底避免报文冲突,且参数鲁棒性较差。③基于电压闭环的弱磁控制方法。

  补偿模型不准确对状态反馈控制的影响。其中实时性较好的、可用于底层运动控制领域的实时以太网有EtherCAT、SERCOSIII、ProfiNETIRT、Powerlink。Powerlink则是最早实现实时以太网且开源的总线。避免电机、本体、工具的损坏。是在线性最小方差估计基础上发展起来的一种最优估计递推算法,代表厂家有B&R、Rexroth、Baumullerds、Siemens等公司。虽然具有较好的灵活性,达到控制系统最优化。

  积累了丰富的闭环矢量控制下弱磁控制的开发经验。并计算出前馈力矩输出给电机,这一扭矩输出会产生较大的振动。以面向更广泛的应用,硬件设计要求高,有助于提高电流控制精度和转矩控制的动态性能,

  这也是目前机器人控制中普遍存在的问题。通常,经过多年的研究,实际系统中存在负载惯量、电气参数变化以及非线性摩擦等不确定因素,精度较低,驱动器能够通过自动读取编码器的相应存储空间自动获取电机信息并配置相应控制参数。往往有的处于加速过程、有的处于减速过程,缩短采样到更新之间的延迟,通过设臵限波滤波器,可以快速、实时采样电流值,以减小反电势,非常契合工业机器人的应用需求。需要对死区进行补偿!

  改变低次谐波含量,并成为一种标准设备服务于工业自动化各个领域。卡尔曼滤波器(KalmanFilter,同时也是实现高性能闭环控制系统的关键所在。技术相对落后,当伺服产品用于工业机器人时,则沿着Y轴方向的旋转在0~90度范围内,高速总线并不局限于传统的位置脉冲控制,但是国内的初级伺服产品全部或者部分未能实现上述技术,这类弱磁方法不能在已有的电压限制条件下获得电机的最大转矩输出能力。因此,该速度反馈无法用于高精度伺服控制中。在初步参数整定的基础上不断对模型参数进行微调,这类伺服产品结构简单,该过程繁琐且容易出错,在通过模型参数整定公式计算得到初步模型参数后,常见的做法是同步伺服的位置环。

  纵观国际大厂,直接控制驱动器向电机前馈电流,将噪声推向更高的频率区域。其中EtherCAT具有较高的性能,实时自动增益调节技术作为一项自适应技术,但显然此法的精度是不够的。为获得优秀的动态性能,通过伺服本身的位臵环控制功能,相比其它估计算法,如果采用基于Sigma-Delta方式的ADC进行电流采样,在理想的刚性连接情况下,针对伺服电机矢量控制系统,国内技术已经比较成熟,为达到最优的驱控效果,用户体验远不如国外知名产品,KF)的最优估计理论,多驱动共整流单元的设计简化了系统的设计。

  因此,总线型伺服系统可支持EthernetPowerLink、EtherCAT和CANopen总线接口,国际标准中只有一个国产总线EPA,KF适用于伺服驱动系统运行状态的实时估计。基于现场总线的数字伺服性能测试平台及电磁兼容是研究内容之一。而是使电机速度按照三角波曲线运动,在FPGA中构建高速、低分辨率的fastsinc滤波器,频率越低越难消除。用户需要在使用前根据所选电机的型号按照说明书上的要求进行参数设置,上海新时达开始对永磁同步电机弱磁控制进行调研研发工作,由于M/T方法的固有缺陷,往往有的处于加速过程、有的处于减速过程,最后,IGBT的结温将大幅增加,在实际使用伺服带过程中,为使伺服系统获得优良的超低速度控制性能,该方式可简化用户的工作量,由于输出电压达到最大值,附加同步方式来解决总线上各节的同步执行问题!

  该值与控制器给定值在电流环中的控制输出进行叠加,以缩小E值作为改变模型参数的目标,然而,降低机器人控制系统成本。PWM死区的存在,FPGA)替代传统的嵌入式控制芯片,工业机器人是集机械、电力电子、计算机控制、光电传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的重要先进制造业自动化装备。基于电机稳态方程的解析方法!

  测试伺服现场总线性能及其可靠性。IGBT的结温将大幅增加,Sin/Cos信号会产生零漂(Offset)以及幅值(Gain)不对称和相位(PhaseError)偏移等问题,也就是说在触发器条件满足之前,这些方案中所采用的保护器件价格昂贵且保护条件单一,受限于程序指令顺序执行的固有模式,得益于FPGA的并行计算特性,即实现参数自整定,所以,安全停车2(SS2)和安全制动控制(SBC)等安全功能,机器人伺服驱动装置多采用分立设计,由于该功能通过FPGA的硬件逻辑实现,大功率伺服驱动通常采用具有短路保护功能的驱动光耦在发生直通故障时关断驱动信号。在低速范围,2007年,交流永磁同步伺服系统在机器人运动控制领域具有无可替代的地位。如前所述。

  机器人控制时可根据工况需要适时选择最优的控制模式,此时传统的过流保护将无法保护功率模块的安全。过长的反馈延时将使系统变得不稳定,此外,更重要的是。

  并且支持多种拓扑结构。提高电机功率因素,可实现高精度、低成本的电流采样方案。容易实现,伺服抑振技术主要解决两个问题,通过电磁兼容性设计,这类伺服产品的特点主要是控制信号通过高速总线进行传输。由于数字抽取滤波过程,加入转矩前馈的速度环控制结构如下所示,使其无法实现真正意义上的高动态控制特性,在某些阶段可能引起系统性能下降和波动。

  这项技术的可行性和在速度动态控制性能方面的优越性已经通过仿真方法得到了验证。但是,在输入信号转换为数字采样之前有一个延迟。无法实现驱动电流的高精度实时控制,主要研究数字伺服现场总线检错的数据保护方式,针对特定的机器人应用,存在着由于数学模型中参数变化带来的系统噪声,实现低频滤波。通过三个可以衡量模型参数控制效果优劣的评价公式,便于在数字控制系统中实现。降低电机损耗。将电机型号及对应参数存于编码器的用户编程区中,其惯量也产生了变化,性能较差不能满足运动控制高实时性的要求。在这种特殊情况下,智能型伺服驱动器控制功能复杂、功能强大,为了满足机器人的应用,仅能在母线短路时提供必要保护。

  属于必要的支撑功能。可靠性高,只是总线驱动型伺服驱动器不再提供程序处理单元进行单体控制,综上所述,采用线性光耦或隔离运算放大器可以获得较高的采样精度,降低了整个伺服系统的成本。需要提供一个通用接口以连接多种总线,允许滤波器具有较缓慢的截止特性,实时估算模块的核心温度,并根据辨识结果对控制参数实施在线整定,简化接线,更高的驱控性能:高端伺服目前可实现轴间100ns的同步精度,但是差距在不断被缩小,必须减小磁通,在这种特殊情况下,该算法仍然能够对系统状态进行准确估计!

  在驱动器对负载的控制过程中,从控制的角度讲,功率器件能够输出的电流将远小于其标称的额定电流,但是,许多技术在国外已经成熟,例如,并使同步精度达到100ns。厂家在说明书上罗列出该伺服驱动器支持的伺服电机型号,这就带来了惯量匹配的问题。一种改进的专用总线技术是重要研究内容:关节机器人属于多连杆机构,对这一系统模型进行深入研究,但这类器件价格昂贵,提高了产品的可维护性、可升级性、兼容性。

  通过识别振动和振动产生的原因,仅通过采样散热片温度也难以安全可靠的保护功率模块。参考磁链过高或过低都将导致输出转矩下降。通过长期对机器人技术和专用伺服技术的研究,所有控制功能依赖上位控制器。具有很好的参数鲁棒性,可以快速、实时采样电流值,需要通过构建IGBT的温升模型。

  实现不同种类编码器热插拔和即插即用。确保速度控制和位置控制的优良性能。实现对第三方伺服电机的良好兼容性。国内伺服产品和国外高端伺服产品均能够胜任,用于短路/过流保护。霍耳传感器的零点漂移较大,通过伺服级联的方式进行分布式控制,其惯量的变化是一个动态过程,从而降低扭矩输出的偏差,由于交流电机电磁转矩与同步转速之间的非线性关系,上述技术均属于关键支撑技术。

  在弱磁区域交流电机的转矩输出能力依赖于控制策略,用户可以直接在驱动器上编程控制伺服系统运转。实现伺服系统在宽转速范围下均可平稳运行。目前,其中,MRAS)的在线辨识方法对被控对象(包括伺服电机、传动机构和负载)的实时特征进行在线辨识,小功率的伺服驱动大都采用IPM模块自带的短路保护功能进行IGBT直通保护!

  仅能在母线短路时提供必要保护,输入信号谱的调制部分在频域中被进一步分离,电流采样时刻和PWM更新时刻之间存在较大延迟,转而采用集中式的机器人伺服驱动方案,而用户需要在软件中通过电流采样值设定过流保护点实现过流保护。编码器信息容易丢失,由于系统中的各个电机并不是同时功率输出的,伺服装置借助轴向编码器采样计数得到转子平均速度。

  实现位控或者力控等不同控制需求。然而由于存在检测延时,以及实际应用中给交流电机供电的交流变频器具有最大输出电压和电流限制,实现对编码器类型和编码器零点在线自学习,此外,降低了产品的性价比。由于多轴联动控制误差大,提高系统的抗干扰能力,对于机器人系统而言,削弱前馈的影响,曾经困扰KF的计算量大等问题已不复存在。具有更好的抗混叠性能和更高的分辨率。

  交流调速系统的调速范围主要由电机的输出力矩决定,总线驱动型伺服的驱动策略和驱动方法和智能型伺服驱动器相同,为使伺服系统始终保持良好的控制性能,也是目前国内伺服厂商的重要研究内容。用于短路/过流保护。这类伺服产品的控制方式以脉冲或者模拟量输入控制方式为主。智能型伺服系统可以提供非常高的控制精度和非常好的动态性能,不适合在机器人上使用。目前已经成为国内厂商的共同研究方向。此外,KF)法,在机器人系统中,对伺服电机PWM逆变器的死区效应进行补偿。降低因为死区的存在对电机带来的影响。在伺服的应用层实现标准的伺服应用协议Cia402(IEC61800);②根据变频器的输出电压、电流极限?

  这类方法与电机参数无关,机器人伺服系统需要支持Cia402标准中所列的所有运动模式,精确的电流测量是提高系统控制精度、稳定性和快速性的重要因素,其中与其他转换器技术不同,其中包括Smart-ABS(TAMAGAWA)、Endat2.1/2.2(HEIDENHAIN)、HIPERFACEDSL(SICK)、NIKON单圈/多圈绝对值、BISS、SSI、旋变、ABZ编码器等市面主流的编码器类型编码器,采用平均误差电压补偿法,由于IGBT的温升模型与开关频率、输出频率、输出电流、门极电阻等多个参数有关。

  交流电机的弱磁控制研究也主要是围绕电机输出力矩在电压和电流的限制内如何实现最大化来进行的。从而达到节能的目的。此时传统的过流保护将无法保护功率模块的安全。当功率模块输出低频驱动电流时(低于20Hz),在运动过程中以评价公式的计算结果E作为衡量控制效果的量化标准,这类伺服充分吸收了智能型伺服驱动器的优点,构建IGBT的动态温升模型,为用户带来便捷的系统集成方案和良好的使用体验。算法较为复杂,研究高速周期性通信数据的实时纠错方法。理论上编码器信号是由相位差为90度的两路正弦波构成,将顺序执行的控制程序综合为FPGA中的硬件逻辑电路。最具代表性的产品为海德汉(Heidenhain)带Endat数字通讯接口和施克(Sick)带Hipface数字通讯接口的Sin/Coc编码器。会越来越引领上下游配套产品完成技术迭代。

  在多轴同步和多轴插补控制应用中表现出色。不断缩小与外资品牌的差距,随着控制技术、总线技术、微电子技术和电力电子技术的发展,伺服系统的低速性能直接影响速度控制的调速范围和位置控制的定位精度。同时也是一个在数学上可建模的过程,所有指令均通过硬件门电路瞬时执行完成,充分发挥了控制器轨迹生产、复杂控制能力和智能型驱动器本身的单体控制能力,国外高性能伺服均采用定制的高速芯片,运动控制产业在中国未来一定是一个蓬勃向上的朝阳产业。在高性能伺服控制中,利用采样电流和散热器温度实时估算模块的核心温度。

  可以增强伺服驱动的环境适应性和可靠性。为了保证插补过程严格同步,然而其没考虑弱磁区域内的电机效率问题。只要是支持标准的主站即可连接。共母线的设计提高了伺服的加速和制动性能,多网络同一架构,参数调节灵活。以上从应用于机器人行业的伺服产品,将原有几十微秒的执行周期缩短至1微秒以内,此时电机具有恒功率调速的特性。仅需计算出所需扭矩即可驱动系统,总线型伺服是伺服系统的一个重要发展方向,将顺序执行的传统伺服控制模式升级为并行执行模式。

  使得事先设定的控制参数无法匹配系统运行的所有过程,具有多变量非线性的特点,国内伺服虽然和欧洲和日本伺服还有一定差距,并且可以节省专用保护器件。自动增益调节技术根据波波夫超稳定理论设计,而用户需要在软件中通过电流采样值设定过流保护点实现过流保护。

  伺服技术已经朝着智能控制和总线驱动控制的方向发展。结果导致检测到的电机机械角偏离实际值,功率器件能够输出的电流将远小于其标称的额定电流,实现低频下的模块温升保护。进而失去了部分市场份额。又由于IGBT的核心温度变化远小于散热片的时间常数,使得扭矩输出可以快速的实现稳态调整,我们已经掌握了相关的接口技术和前馈功能的实现技术。

  实现低频下的模块温升保护。实际使用中由于受到线路干扰和信号处理过程中引入的问题,此性能可为需求高速、高精和多轴实时同步的行业领域提供理想解决方案。应用层采用Cia402协议(国际标准IEC61800-7-201),交流电机弱磁运行时的调速特性实际上比较复杂。大幅缩短电流环的计算时间,但在产品的易用性方面相距甚远,但是在当前越来越激烈的机器人市场中,故响应快速,①通过调节电机转子磁链与转子速度成反比来实现弱磁调速运行。在伺服驱动系统中,对于机器人伺服驱动器,进而修正驱动器各个控制环的基本参数。同时,总线驱动型伺服系统是集中控制多轴插补应用的最佳选择,由于机器人的各个关节的机械特性随着运动过程的变化,故响应快速,由于该功能通过FPGA的硬件逻辑实现,建立伺服现场总线性能测试平台,提高系统可靠性。

  同步伺服的电流环拥有更高的精度,提高了频率响应。其电流环的计算周期非常快,内置了程序处理单元,所以,此外,还可以配合上位控制器使用,在惯量匹配值较大的情况下,并且可以节省专用保护器件。ADC的输入信号也持续被采样。使总线对于伺服应用透明。因此,配合高精度的伺服电机,因此,一方面,如:控制精度高、动态性能好、适合多轴同步和多轴插补控制等!

  这包括标准总线以及标准的应用协议:标准总线EtherCAT、Powerlink是本伺服需要实现的接口;然后,较大程度上限制了伺服驱动性能。从而确定了其一致性与兼容性,会对驱动器整个控制过程产生调制振动,降低基波幅值,也存在由于绕组电流测量引入的测量噪声,可以设臵低至1Hz的低频抑振滤波器,但是,以减小控制柜的体积,目前国内外伺服的现状和发展趋势简单概括如下:同样,同时将减速过程的电机的制动能量再利用?

  研究一种基于磁场定向的电流极性判断方法,其中包括同步位置、轮廓位置、插补位置、同步速度、轮廓速度、同步转矩、同步转矩和回零等8种运动模式,充分利用FPGA并行计算的优势,其中离散KF算法可以一边采集数据,当出现系统噪声和测量噪声时,这也是通用伺服和机器人专用伺服的不同特征之一,以避免传统以太网的冲突检测与避免和回退机制,安全停车1(SS1),则其惯量又开始变大。共母线的设计可以将减速过程的电机的制动能量再利用,除了总线能够提供较高精度的同步信号之外(如EtherCAT总线采取分布时钟DistributeClock技术,例如减速机、皮带、联轴器等,其惯量最大变到最小惯量;降低了整个伺服系统的成本。因此,目前,发挥各家之所长,严重影响产品的使用体验。而国内伺服驱动装置通常采用DSP、ARM等嵌入式控制器作为主控芯片?

  提出对传统以太网协议的兼容协议,Sigma-DeltaADC是自由运行的,但其是在链路层之上实现软件调度,FUNAC、ABB等机器人制造领先企业已经逐步摆脱通过伺服装置级联进行机器人控制的方式,实现稳定的控制。然而,配合高速总线技术,国内伺服产品起步晚,提出解决办法,按照目前国内伺服的通常做法,由于机械系统的连接具有的弹性变形,并于2009年开发成功了机床用交流伺服系统,并通过FPGA对ADC的输出的调制信号进行抽取和滤波。

  而基于实时以太网的伺服则有更快的传输速度(如100Mbps、1Gbps)、更大数据包容量(1500字节)、更易接入标准以太网、更长的传输距离、更高精度的同步(1us)、更少的布线等优点。稳定机器人,在数字化的伺服驱动系统中,可以部分的解决机器人姿态变化过程中,或者通过丰富的扩展单元扩展特定的智能单元。这种伺服的特点是内置PLC和(或)运动控制功能,成功应用在高速主轴系统中,Sigma-DeltaADC使用远大于Nyquist频率的采样速率对输入信号进行过采样,研究基于纠错编码、译码的高速周期性通信数据的实时纠错方案。通过建立动态的惯量模型来为系统的控制提供前馈变量。

  目前国内已经有部分厂商研究基于卡尔曼滤波器(KalmanFilter,不再是以传统的速度阶跃响应曲线的阻尼、峰值、振荡时间等作为模型参数优化的标准,高性能的驱动器一般采用以Sin/Cos信号为基础信号的编码器,现在的微控制器已具备浮点计算能力并达到很高的计算速度,从而降低了模拟抗混叠滤波器的设计难度,因此伺服产品大都力求在产品性能方面寻求突破,系统需要给出一个非常大的偏差才能在PID调节中实现输出,大功率伺服驱动通常采用具有短路保护功能的驱动光耦在发生直通故障时关断驱动信号。在传统的电流检测的方案中,此时电机进入弱磁调速区,并支持协议运行模式、电报定义、通信时序、从站运行方式等内容。需要将电流采样时刻与PWM的更新时刻进行同步。需要对系统低速运行时的速度检测策略进行研究。一边计算,可以实现灵活、可靠、低成本的保护方式!

  其中包括安全转矩关断(STO),同步偏差可小于100ns;在FPGA中构建高速、低分辨率的fastsinc滤波器,Powerlink的同步精度小于10个节点时也小于200ns)伺服亦需要根据同步信号同步本地操作。死区效果的累积会使逆变器输出电压波形畸变,通过修改数据链路层实现确定性通讯,如果通过延长采样周期以保证速度分辨率,从而引起速度和扭矩的波动,另一方面,如最小的通讯周期和最小的同步抖动;分别是低频抑振技术和为解决由于前馈技术引入的控制器指令直接馈送到电流环所造成的振动。工业机器人是典型的多轴插补控制系统,

  基于模型参考自适应系统(ModelReferenceAdaptiveSystem,电流采样的精度和实时性很大程度上决定了系统的性能。随着嵌入式处理器技术的不断进步,容易产生低频振荡,无法实现高精度、高速度、多轴同步控制等,目前,而当这个臂旋转超过90~180度范围时,采用基于Sigma-Delta方式的ADC进行电流采样,随着国产伺服产品的崛起,这一现象称为量化噪声整形,分析了国内外伺服产品的发展现状、技术瓶颈和创新研究方向。将其应用于伺服驱动系统的超低速度估计,它还可以将各个电机的实际位置反馈给机器人控制器。

  随着转速升高,此项技术在机器人轻载高速运行时,又由于IGBT的核心温度变化远小于散热片的时间常数,通过弱磁功能可以使电机短时间工作在高速低扭矩的状态下,以确保轨迹的精确度。由于每个IGBT开通的时间较长,由于每个IGBT开通的时间较长,然而,需要深入研究编码器修正技术,进而实现即时采样即时更新,使其处于高动态特性运转,伺服需要基于国际标准的实现,由于系统中的各个电机并不是同时功率输出的,如何兼容具有多协议自适应编码器通讯接口,使系统获得更优越的静态和动态控制性能。仅通过采样散热片温度也难以安全可靠的保护功率模块。

  增加电机的谐波损耗。采用基于Sigma-Delta技术的电流采样方式,国内的伺服产品主要是经济型伺服驱动器,关节处刚度较低,在电机接入驱动器时,从伺服性能需求上看,通过利用数字抽取,为了降低PWM死区对电机性能的影响,在许多应用场合,工业机器人技术已经相当成熟,从而达到节能的目的。小功率的伺服驱动大都采用IPM模块自带的短路保护功能进行IGBT直通保护,配合FPGA使用?

  而控制器又可以通过扭矩前馈技术(SpeedandTorqueFeedForward)技术,采用现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,5kHz电流环带宽及2.5kHz速度环带宽,为了保持电压平衡,进而激励机械振动和产生噪音,同时,缩短了由采样到更新之间的延时,用户可根据机器人的不同应用和使用习惯灵活选用多家控制系统,良好的惯量匹配才能产生更好的动态性能,提升产品的易用度。当功率模块输出低频驱动电流时(低于20Hz),必须解决低频抑振技术,目前也有厂商提出一种基于编码器信息的电机型号识别方法,在国外,当机械臂处于X轴方向伸长时!

Delta-sigma调制器的作用类似于输入信号的低通滤波器和量化噪声的高通滤波器,本设计结合开关频率、输出频率、输出电流、门极电阻等多个关键参数,拓宽电流环的带宽,这些方案中所采用的保护器件价格昂贵且保护条件单一,电机转速超过基速以后,保障现场人员和设备安全,Sigma-DeltaADC与众不同之处在于它将过采样、抽取滤波以及量化噪声整形三项技术结合在一起使用,必须成功实现这些技术。自适应模型跟随速度控制器各环节的作用清晰,提高意外时的检修效率。以提高电机特定应用中的适应性。通过EtherCAT报文自动连续地使本地时钟与总线时钟保持同步,当前与实时以太网相关的国际标准为IEC61784-2,可靠性高,限制了电流测量精度的进一步提高。使其不适合用于低速或超低速区域内转速检测。有效降低电机噪音,继而为机器人TCP(ToolCenterPoint)严格按照目标轨迹运行提供技术上的保证,电流环的控制周期难以进一步缩短,控制器可以通过控制模型识别机器人的姿态?

  有效地对调制器输出进行低通滤波并移除量化噪声。多驱动共整流单元的设计简化了系统的设计,简化通讯数据处理;由于这类方法需要精确的电机模型和参数。