سافت موشن

الگوریتم پیشرفته کنترل حرکت

سافت موشن، برای گستره های دینامیکی بار، موقعیت و سرعت سیستم، مقاومترین کنترل را ارائه می دهد. ابن الگوریتم، زمان راه اندازی سیستم را با جایگزینی تنظیم سخت کنترل کننده های مرسوم PID با تنظیم ساده یک تک پارامتر، بشدت کاهش می دهد. سافت موشن، برای کاربردهایی ایده آل است که نیازمند کنترل دقیق موقعیت و سرعت در کل بازه سرعت و بار سیستم و تضعیف حداکثری اغتشاش می باشند و کاربردهایی که تغییرات دینامیکی و انتقالهای متعدد و مکرر از یک حالتی به حالت دیگر را تجربه می کنند

  • فواید
    • کنترل مقاوم سرعت و موقعیت
      • کنترل کننده، جبران سازی دقیق را هم در حالت ماندگار و هم در حالتهایی با بار، موقعیت و سرعت متغیر مهیا می کند
      • موتور حرکتی الگوریتم، سیگنال مرجع را بر اساس مرجع جریان، تارگت، شتاب مثبت، شتاب منفی، و جرک محاسبه می کند
    • جبران سازی مکانیک واقعی سیستم
      • اغتشاش سیستم را بصورت بلادرنگ تخمین زده و حذف می کند
      • نیازی به بازکالیبراسیون نداشته و در کل گستره کاری سیستم، کار می کند
    • تنظیم ساده
      • نیاز به تنظیم یک بهره تک متغیره دارد
      • تک پارامتر تنظیمی برای هر دوی سرعت و موقعیت
    • طراحی ساده و اجرای دنباله های حرکتی پیچیده
      • ماجول مولد پروفایل حرکتی، منحنی های زمان-بهینه را با لحاظ محدوده شتابهای مثبت و منفی و محدوده جرک تعیین شده تولید می کند
      • منحنی های ذوزنقه ای شتاب، منحنی s، و منحنی st را پشتیبانی می کند. منحنی st نرمی بسیار بیشتری به تراجکتوریتها می دهد
      • ماجول مولد دنباله حرکتی، طبق نقشه انتقال حالتی که توسط کاربر برایش تعریف می شود کار می کند
        • ماجولهای سافت موشن
          • ماجول شناسایی اینرسی
            • اینرسی سیستم را بر اساس پروفایل گشتاور اعمالی و فیدبک سرعت اندازه گیری شده، تخمین می زند
          • ماجول کنترل
            • حلقه های موقعیت و سرعت را مطابق سرعت مرجع، موقعیت مرجع و شتاب مرجع تنظیم می کند
          • ماجول مولد پروفایل حرکتی
            • پروفایل سرعت یا موقعیت را بر اساس مرجع و محدودیتهای سیستم مشخص شده برای شتاب و جرک، تولید می کند
          • ماجول مولد دنباله حرکتی
            • دنباله نقاط مرجع و حدهای سیستمی (شتاب و جرک) را طبق نقشه انتقال حالت مشخص شده توسط کاربر تولید می کند

  • شناسایی اینرسی

الگوریتم کنترل حرکت از اینرسی سیستم برای کنترل دقیق تر سیستم استفاده می کند. ماجول تخمینگر اینرسی بصورت خودکار اینرسی سیستم را اندازه گیری می کند (با چرخش موتور و اندازه گیری سیگنالهای فیدبک). الگوریتم کنترل حرکت، دامنه وسیعی از تغییرات اینرسی را جبران سازی می کند.

  • تیونینگ ساده با یک تک پارامتر

با استفاده از یک تک پارامتر تنطیمی، براحتی می توان کنترل کننده حرکت را از پاسخ نرم به پاسخ سخت تنظیم کرد. این تک متغیر نوعا در کل گستره تغییرات بار، موقیعت و سرعت یک کاربرد کار می کند و پیچیدگی و زمان تنطیم سیستم را برعکس کنترل کننده های مرسوم چند متغیره PID، بشدت کاهش می دهد. در این کنترل کننده های چند متغیره، اغلب دوجین یا مجموعه ای بزرگتر از ضرایب تنطیم شده برای بار، موقعیت و سرعت می باشد تا بتوانند همه شرایط دینامیکی ممکن را هندل کنند اما در الگوریتم پیشرفته حرکتی، این تک پارامتر، هر دوی سرعت و موقعیت را تنطیم می کند.

  • حذف فعال اغتشاش

سافت موشن، بصورت خودکار اغتشاشات ایجاد شده توسط عوامل زیر را پیش بینی و حذف می کند

  • انتقال های حرکتی پریودیک
  • بارهای متغیر
  • اغتشاشات محیطی

این الگوریتم، سریعتر از یک کنترل کننده PI خود را بازیافت می کند، با نوسانات کمتر و با جهش های کوچکتر، که بوضوح در نمونه شکلهای زیر مشاهده می شود.

  • اجرای پروفایلهای حرکتی پیشرفته

سافت موشن، راه حل آسانی برای انتقال نرم و هموار از یک نقطه به نقطه دیگرارائه می دهد. برخلاف جداول جستجوی از پیش تعریف شده، این الگوریتم بصورت بلادرنگ بر روی پروسسور سیستم اجرا می شود تا تراجکتوریهای هموار با قابلیت پیکره بندی را بین موقعیتها/سرعتها تولید کند. ماجول مولد پروفایل حرکتی، بهترین منحنی را که محدودیتهای جرک و شتاب مشخص شده توسط کاربر برای هر حرکت را برآورده سازد تولید می کند. این محدودیتها به نوع منحنیهایی که توسط کاربر انتخاب می شود اعمال می شوند. شکل زیر، انواع منحنیهایی که توسط سافت موشن تولید می شوند را نشان می دهد. روشن است که منحنی st، نرم ترین حرکت را ایجاد می کند و برای اکثر کاربردها، بهترین پروفایل حرکتی می باشد.

  • طرح ریزی مسیرهای حرکتی

ماجول مولد دنباله حرکتی به کاربر اجازه می دهد که در عرض چند دقیقه، براحتی نقشه دنباله حرکتی مطلوب خود را طرح ریزی کند. این ماجول، این امکان را برای کاربر مهیا می کند که حالتهای مختلف حرکت (مثلا از نقطه A به نقطه B) را سریع بسازد و بر اساس منطق انتقال حالت مورد نظر، این حالتها را به یکدیگر متصل کند (مثلا نگهداشت بمدت معین، انتظار برای اینتراپت، حرکت به حالت C یا D بر اساس منطق مورد نظر و غیره).