Vélmenni sinna ákveðin fyrirfram skipulögðum verkefnum eins og færibandsvinnu, skurðaðgerð, tökum á vöruhúsum og jafnvel hættulegum verkefnum eins og að fjarlægja jarðsprengju. Vélmenni nútímans eru ekki aðeins fær um að takast á við mjög endurtekin verkefni, heldur einnig flóknar aðgerðir sem krefjast sveigjanleika í stefnu. og hreyfing. Eftir því sem tækninni fleygir fram, hraði og handlagni eykst og kostnaður minnkar, munu vélmenni smám saman verða almennt tekin upp. Kostnaðarkosturinn við að vera lægri en vinnuafli gefur okkur einnig innsýn í vélfæraiðnaðinn. Að auki munu framfarir í vélsjón, tölvuafli og netkerfi einnig knýja fram vinsældir vélmennaforrita og þessara afkastamiklu véla.
Gerð mannsins er vegna eftirfarandi þátta endurbóta:
1. Flóknir skynjarar
2. Reiknikraftur og reiknirit sem gera ákvarðanatöku og hreyfingu í rauntíma kleift.
3. Mótorar sem fara hratt og nákvæmlega fram vélrænni krafti til að átta sig á flóknum verkefnum!
Þegar mótorgerð og gerð er valin sérstaklega þarf hönnuður að huga að þremur aðalþáttum sem hönnuður þarf að hafa í huga.
1. Lágmarks- og hámarkshraði (og hröðun) mótorsins.
2. Hámarks tog sem mótorinn getur skilað, og sambandið milli togs og hraðakúrfa.
3. nákvæmni og endurtekningarnákvæmni hreyfils (án skynjara og stjórnunar með lokaðri lykkju); auðvitað eru margir aðrir mikilvægir þættir sem þarf að hafa í huga þegar þú velur mótor, svo sem stærð, þyngd og kostnað. Fyrir næstum alla litla til meðalstóra vélfærahreyfla er valið á drifmótorum venjulega á milli burstaðra DC mótora, burstalausra DC mótora (BLDC) og stigmótora. (Hins vegar, í sumum tilfellum eru vökvapressar vs. pneumatic pressar besti kosturinn.)
Burstaðir DC mótorar eru elsta DC mótor tæknin, sú einfaldasta og ódýrasta. Snúningur snúnings hreyfilsins skiptir (breytir) segulsviði vindanna í kringum snúninginn vegna snertingar milli bursta og snúningsins. Hraði mótorsins er fall af beittri spennu, svo aksturskröfur eru hóflegar, en stjórnun togs er erfitt. Það eru líka áreiðanleikavandamál við notkun vegna þátta eins og burstar sem slitna, þurfa að þrífa og viðhalda og hugsanlega vera uppspretta rafeindahávaða (rafsegultruflanir). Sem afleiðing af þessum málum eru bursti DC mótorar að mestu leyti minnst aðlaðandi valkosturinn fyrir vélmennahönnun.
Burstalausir DC mótorar komu fram á sjöunda áratugnum og nutu góðs af tvenns konar þróun: tilkomu öflugra, lítilla, ódýrra varanlegra segla; og tilkoma lítilla, skilvirkra rafrænna rofa (venjulega MOSFETs) til að skipta um straumflæði til vafninganna." Rafræn commutation" kemur í stað vélrænni commutation burstamótorsins til að stjórna skiptingu segulsviðsins, víxlverkun milli fasta rofaspólunnar í kringum og seglarnir á snúningskjarna koma í stað vélrænni breytinga á burstamótornum, þ.e. hann nýtir samspil segulsviðs og rafsviðs. Með því að breyta skiptingartíðni MOFSET er þannig hægt að stjórna hreyfihraðanum. Að auki getur mótorstýringin betur stjórnað afköstum mótorsins samanborið við bursta mótora.
Jafnvel betra, háþróuð reiknirit eins og PID (Proportional-Integral-Differential) leiðréttingaralgrím eða FOC (Field Oriented Control, stundum kallað Vector Control) stjórnalgrím er hægt að storkna í mótorstýringuna. Þetta gerir kleift að samræma fullkomna mótorvirkni við raunverulegt álag og álagsbreytingar, sem leiðir til öflugri og nákvæmari afköstum mótorsins. Til dæmis geta reiknirit/forrit mótorstýringar tekið tillit til viðeigandi þátta eins og tregðu snúnings og gert mótordrifinu kleift að laga sig og minnka smám saman villur vegna vélrænna þátta. Slík reiknirit gera það mögulegt að stjórna nákvæmlega hröðun og tog.
Burstalausir mótorar (BLDC) þurfa flóknari stýrirásir en geta sýnt betri afköst en burstamótorar. Venjulega þurfa BLDC mótorar að vera búnir stöðuviðmiðunarskynjara, svo sem Hall áhrifaskynjara, sjónkóðara eða öfugsnúningsskynjara.
Önnur tegund af BLDC mótor sem almennt er notaður í vélmenni er stepper mótorinn, þar sem rofa rafsegul er notaður, staðsettur við hliðina á miðkjarna varanlegs segulhringsins. Stigamótorar „snúast“ ekki á hefðbundinn hátt; í staðinn auka þeir hraðann smám saman með hjálp skafts sem snýst stöðugt og leyfa þannig ákveðið snúningshorn eða stöðugan snúning. Skrefmótorar eru með endurtekna hreyfistýringu: hægt er að fara aftur í fyrri stöðu þegar þess er krafist.
Skrefhorn eru á bilinu 1,8 gráður (200 skref/snúningur) til 30 gráður (12 skref/snúningur). Skrefhornið eða þrepafjöldinn fer eftir fjölda varanlegra segla sem mótorinn hefur, en gildi utan þess bils eru einnig möguleg.
Með stigmótorum, ef afli er beitt en engin skref eru bent, munu þeir vera í upprunalegri stöðu; stigmótorar veita hátt tog við lágan snúning á mínútu. Beinasta leiðin til að fá þrepamótor til að snúast er að virkja og afvirkja segullokuna á skipulegan hátt, en það getur valdið titringi eða titringi. Burstalausir mótorar og stigmótorar hafa að hluta skarast notkunarsvæði. Skrefmótorar henta betur fyrir forrit sem krefjast nákvæmrar hreyfingar inn og út (svo sem að velja og setja) frekar en langvarandi snúning, sem og fyrir smærri forrit sem krefjast ekki mikils togs eða hraða frá mótornum. Að auki hafa stigmótorar lægri kröfur um orkunýtni en burstalausir DC mótorar. Til viðbótar við mótorana sem taldir eru upp hér eru margar aðrar gerðir í boði. Hreyfifjölskyldurnar eru margar og flóknar, með mörgum undirdeildum. Til dæmis er samstilltur mótorinn með varanlegum segull (PMSM) sambland af burstalausum DC mótor (með tilliti til snúningsins) og AC innleiðslumótor (með tilliti til stator uppbyggingu). Það einkennist af mikilli orkunýtni, háum hlutfallslegum þéttleika á hverja einingu af litlu rúmmáli, tog-til-þyngd hlutfalli, hröðum viðbragðstíma og tiltölulega auðveldri stjórn, en það er líka tiltölulega dýrt.
Hreyfikerfi vélmenna felur í sér meira en bara mótora; það inniheldur þrjár helstu hagnýtar einingar.
1.Rauntíma stjórnandi, birtist í eftirfarandi þremur formum.
Hröð reikniörgjörva í almennum tilgangi, keyrandi vélbúnaðar fyrir hreyfistýringu.
DSP-stilla FPGA fyrir stjórnunarforrit.
Sérhæfðar stjórnandi IC hringrásir með harðlínu og innbyggðum reikniritum.
2. Eitt eða fleiri driflög falla til að taka lágstigsmerki úr úttakum stjórnandans og gefa út þá háspennu/straum sem þarf til að kveikja/slökkva á rafeindabúnaðinum.
3.MOSFET (eða önnur skiptibúnaður, svo sem IGBT eða tvískauta smári), sem stjórnar straumflæðinu til mótorvindanna
MOSFET val fer aðallega eftir mótornum og vafningum nauðsynlegrar straums og spennustærðar. MOSFET líkan til að ákvarða niður til að velja ökumann eftir MOSFET bílstjóri val með MOSFET einkunn: stundum getur þurft röð af hækkandi fráhrindingu bílstjóri, sérstaka ákvörðun um að ákvarða ökumann. Stundum getur verið þörf á röð boost-rekla, allt eftir stærð MOSFETs.
4. Vandamál sem kunna að koma upp þegar stjórnandi er valinn
Val á gerðum stjórnanda er líka mjög stefnumótandi og krefst þess að ákvörðun sé tekin áður en ákveðinn söluaðili og líkan er valinn. Það eru mörg skipti þegar valið er hvort nota eigi almennan örgjörva fyrir mótorstýringu eingöngu, FPGA með staðbundnu reiknikrafti eða sérhæfða stýrikerfisrás (venjulega frá tilteknum mótorstýringarsöluaðila). Hönnuðir þurfa að huga að þáttum eins og.
Hvaða flókið stjórnalgrím þarftu og hversu mörg I/0 tengi?
Hver mun útvega stjórnalgrímið og kóðann: IC birgirinn, þriðji aðili samstarfsaðili eða ótengdur þriðja aðila verktaki? Hvernig munu þeir sannreyna og sannreyna frammistöðu mótorsins og notkun hans?
Hversu mikla notendaforritunargetu þarftu? Jafnvel sérstakir, óforritanlegir stýringar munu krefjast þess að notandinn velji gerð reikniritsins, stjórnunarham með lokaðri lykkju (stöðu, hraða eða hröðun) og þarf að stilla fjölda rekstrarbreytu. Hefur mótorinn og forritið einstaka eiginleika til að stilla? Ef svarið er já, þá væri betra að velja forritanlegt I. Hins vegar, ef ekki er þörf á að breyta reikniritunum, er sérstakur IC með harðvíruðum, storknuðum reikniritum æskilegri en fullkomlega forritanlegur IC. Þarf stjórnandinn að styðja margar mótorgerðir? Jafnvel þótt það sé af sömu gerð, þarf stjórnandinn að styðja aðeins eina stærð af mótor í þeirri gerð, eða ýmsar stærðir?
Hvaða tæknilega aðstoð veitir söluaðilinn? Hvaða reynslu af hreyfiþroska hafa þeir? Munu þeir veita sérstaka viðmiðunarhönnun sem hefur verið smíðuð og staðfest, þar á meðal tengirásir milli stjórnkerfisins og MOSFET-drifsins?
Eru einhver regluverk sem þarf að hafa í huga? Til dæmis, leyfilegt mat á orkunýtingu
(mörg mótorforrit verða nú að uppfylla ýmsar „grænar“ umhverfiskröfur). Ef svo er, skilur birgir þessi mál og uppfylla íhlutir þeirra og reiknirit þessar kröfur?
5. Þróunarsett sýna frammistöðu stjórnanda og viðmóts
Fyrir marga verkfræðinga er það þverfaglegt verkefni að koma öllum hlutunum saman - stýringar, rekla, MOSFET o.s.frv. með sterkum eða aðskildum reikniritum, sem þeir vilja ekki "byrja frá grunni". Af þessum sökum bjóða margir framleiðendur matstöflur eða jafnvel fullkomin sett með sýnishornsstýringaralgrímum, reklum og MOSFET. Til dæmis notar Freescale MTRCKTSPNZVM128 þriggja fasa skynjaralausa PMSM settið skynjaralausa mótorstýringartækni til að keyra þriggja fasa BLDC eða PMSM mótor og er hannað fyrir hraðvirka frumgerð og mat með því að nota andhverfa möguleika sem studdir eru af samþættu ADC einingunni með hjálp örstýring. Að auki er einnig hægt að stilla þetta sett (með MC9S12ZVML12 örstýringunni) fyrir skynjara byggt mat á rekstri með því að nota Hall skynjara eða upplausnartæki. Framtíð vélfærafræði er líka mjög efnileg þar sem framfarir í tækni, þar á meðal nákvæmni virkjun með bættri hreyfistýringu og skynjun, munu skapa ný tækifæri. Byltingar á lykilsviðum skynjunar, stjórnunar og mótora munu halda áfram að hafa áhrif á breytingar á vélfærafræði.