Рисунок 3 – Функциональная схема силовой платы
Таблица 1 – Основные технические характеристики исполнения AC-Servo
|
Параметр |
Описание |
|
|
Питание |
Исполнение AC-Servo-200: 18-100 VDC |
Исполнение AC-Servo-900: 23-30 VDC |
|
Основные типы двигателей |
– Синхронный 3-фазный |
|
|
Допустимый выходной ток (действующее |
Длительный: 12 А Кратковременный: 25 А |
Длительный: 30 А Кратковременный: 50 А |
|
Тормозной ключ |
– есть |
|
|
Интерфейс датчиков обратной связи |
– Инкрементальный энкодер 5 В |
|
|
Количество дискретных входов |
– 4 шт. |
|
|
Количество дискретных входов |
– 4 шт. |
|
|
Количество дискретных выходов |
– 4 шт. ОК, до 0.3 А, до 80 VDC |
|
|
Количество аналоговых входов |
– 2 шт. |
|
|
Коммуникации |
– RS-485, изолированный |
|
|
Индикация |
– 3 светодиода |
|
|
Габариты, с кожухом, мм |
– 160х120х42 |
|
Сервоконтроллер поддерживает все необходимые режимы работы для обеспечения контроля положения вала регулируемого электродвигателя, в частности – режим позиционирования, слежения и регулирования скорости.
Для отладки и настройки работы контуров регулирования программная среда MexBIOS Development StudioTM предоставляет возможность виртуального осциллографирования переходных процессов в контуре тока, скорости и положения.
Далее рассмотрим несколько типовых примеров применения сервоконтроллера на практике.
Сервоусилитель привода дверей транспортного средства
Современное транспортное средство в целях повышения безопасности и комфорта пассажиров и водителя оснащается большим количеством датчиков (освещенность, температура, пассажиропоток). Количество и тип датчиков может варьироваться, т.к. это в первую очередь определяется заказчиком. Все сигналы с датчиков обрабатываются в контроллере верхнего уровня, который, помимо сбора информации и передачи в главный компьютер, также ведет управление освещением, климатической установкой и электроприводом дверей.
Разделение задач, выполняемых ранее одним контроллером на задачи верхнего и нижнего уровней, позволяет уже в существующих и во вновь создающихся системах проводить гибкую настройку управления логикой работы верхнего уровня.
Такая структура автоматики требует от электропривода дверей наличия сервоконтроллера низкого уровня (драйвер мотора). От которого, на первый взгляд, требуется выполнения простейших операций: плавного открытия и закрытия дверей по командам, принятых по шине CAN от контроллера верхнего уровня. Но современные тенденции развития пассажирского транспорта требуют от подобных систем более глубокого функционала. Контроллер верхнего уровня в реальном времени задает режим работы электропривода: слежение, позиционирование, скорость или моментный режим. Это связано, во-первых, со сложной механической частью, профиль движения которой может варьироваться от типа транспортного средства, от погодных условий и от износа механических узлов и резиновых уплотнителей. Верхний уровень подстраивает систему автоматически, тем самым увеличиваются интервалы обслуживания транспортного средства.
Рисунок 4 – Функциональная схема системы управления приводом двери
Во-вторых, механизм открывания и закрывания дверей – это ответственный узел, обеспечивающий безопасность пассажиров. Электропривод на определенном участке должен закрывать двери с минимальным усилием на высокой скорости с возможностью обеспечить выявления зажима пассажира дверями – противозажим. На конечном участке дверь с малой скоростью должна закрываться с высоким усилием для плотного примыкания дверей и вхождения в зону замка.
Для возможности встраивания сервоконтроллера в текущие системы автоматики используется соответствующий профиль протокола CANopen. Таким образом, между сервоконтроллером и контроллером верхнего уровня происходит обмен большого объема данных для того, чтобы процесс открывания и закрывания дверей был плавным, безопасным, надежным и с максимальным быстродействием.
Интеллектуальный контроллер привода рулевой рейки беспилотного электромобиля – сегмент применения сервоконтроллеров, отличающийся не только наличием контура регулирования положения, но и подсистемой управления и синхронизации по CAN шине со вторым сервоконтроллером. В частности, в таких системах иногда применяется подход управления движением не только с помощью рулевой рейки, установленной на передней оси, но и второй рейкой, обеспечивающей регулирование по второй оси (рис. 5).
Рисунок 5 – Функциональная схема системы управления рулевыми рейками
Ведущий сервопривод рулевой рейки передней оси на базе электропривода AC-Servo-200 получает управляющее задание от блока управления шасси (БУШ) и при отработке заданного перемещения по углу поворота передних колёс одновременно выполняет формирование траектории для ведомого сервопривода поворота рулевой рейки задней оси. В данном случае, в зависимости от текущей линейной скорости, производится взаимная синхронизация сервоприводов с целью обеспечения оптимальной траектории движения беспилотного транспортного средства в поворотах с целью повышения устойчивости на больших скоростях и уменьшения радиуса поворота на малых.
При совместном применении сервопривода AC Servo 200 с абсолютными энкодерами появляется возможность для реализации режима перемещений, когда, вне зависимости от наличия питающего напряжения, рабочие оси рулевых реек постоянно привязаны к системам отсчёта абсолютных энкодеров и не требуют проведения процедуры начальной калибровки при каждом включении питания.
Как и на рисунке 4, в программном обеспечении присутствуют три контура регулирования – тока, скорости и положения, обеспечивающие требуемый закон регулирования координат. Принципиальное отличие в этом случае заключается в работе автоматики и логики вызова тех или иных функций.
Таким образом, мы видим, что современные сервоконтроллеры являются на сегодняшний день универсальным инструментом, обеспечивающем управление большим набором электродвигателей и обладающих возможностью конфигурировать логику его работы при настройке на частные задачи потребителя. А наличие таких интерфейсов, как CAN, теперь уже является неотъемлемым требованием к аппаратной части современных сервоконтроллеров, применяемых в транспортных средствах.
Н.В.Гусев, С.В. Ланграф , И.Г.Однокопылов, М.А. Нечаев, С.В. Борисов
ООО «НПФ Мехатроника-Про», г. Томск
