تُعدّ المحركات المؤازرة جزءًا أساسيًا من أنظمة التحكم الحديثة في الحركة، وتُستخدم بكثرة في معدات الأتمتة مثل الروبوتات الصناعية ومراكز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC). وقد حظيت المحركات المؤازرة التي تتحكم في المحركات التزامنية ذات المغناطيس الدائم باهتمام بحثي واسع النطاق محليًا وعالميًا. وتُستخدم خوارزميات التحكم في التيار والسرعة والتحكم ثلاثي المواضع ذات الحلقة المغلقة، والمبنية على التحكم الاتجاهي، على نطاق واسع في تصميم المحركات المؤازرة للتيار المتردد. ويلعب التحكم في السرعة في الخوارزمية دورًا محوريًا في نظام التحكم المؤازر ككل، لا سيما في أداء التحكم في السرعة.
آلية عمل محرك المؤازرة
تستخدم جميع محركات المؤازرة معالج الإشارات الرقمية (DSP) كمركز تحكم، مما يتيح تنفيذ خوارزميات تحكم أكثر تعقيدًا، بالإضافة إلى إمكانية التحويل الرقمي، والربط الشبكي، والذكاء الاصطناعي. أما أجهزة الطاقة، فتعتمد عادةً على دائرة قيادة مزودة بوحدات طاقة ذكية (IPM) كمركز تحكم، حيث تتضمن هذه الوحدات دائرة تحكم، ودوائر كشف وحماية من أعطال الجهد الزائد، والتيار الزائد، وارتفاع درجة الحرارة، وانخفاض الجهد. كما تُضاف دائرة بدء تشغيل سلس إلى الدائرة الرئيسية لتقليل تأثير عملية بدء التشغيل على المحرك.
أولًا، تقوم وحدة التحكم بتقويم التيار الكهربائي ثلاثي الأطوار الداخل من مصدر الطاقة الرئيسي أو التيار الكهربائي عبر دائرة تقويم جسرية ثلاثية الأطوار للحصول على التيار المستمر المناسب. بعد تقويم محرك السيرفو المتردد بواسطة مصدر الطاقة ثلاثي الأطوار أو التيار الكهربائي الرئيسي، يتم تشغيله بواسطة عاكس جهد PWM ثلاثي الأطوار بموجة جيبية. يمكن اعتبار عملية وحدة تشغيل الطاقة بأكملها عملية تحويل تيار متردد إلى تيار مستمر ثم إلى تيار متردد. الدائرة الرئيسية لوحدة التقويم (تيار متردد – تيار مستمر) هي دائرة تقويم جسرية ثلاثية الأطوار غير خاضعة للتحكم. تتميز محركات السيرفو عالية الجودة عمومًا بثلاث طرق للتحكم: التحكم في الموضع، والتحكم في العزم، والتحكم في السرعة.
التحكم في الموضع: يحدد نمط التحكم في الموضع سرعة الدوران عادةً بتردد النبضات المُدخلة خارجيًا، ويحدد زاوية الدوران بعدد النبضات. كما توجد بعض المحركات المؤازرة التي يمكنها تحديد السرعة والإزاحة مباشرةً عبر الاتصال. ونظرًا لقدرة نمط التحكم في الموضع على التحكم الدقيق في السرعة والموضع، فإنه يُستخدم عادةً في أجهزة تحديد المواقع.
التحكم في العزم: تعتمد طريقة التحكم في العزم على ضبط عزم الخرج الخارجي لعمود المحرك من خلال إدخال قيمة تناظرية خارجية أو تعيين عنوان مباشر، ويمكن تغيير العزم المضبوط بتغيير قيمة القيمة التناظرية بشكل فوري. يجب تعديل ضبط العزم في أي وقت وفقًا لتغير نصف قطر اللفائف لضمان عدم تغير قوة المادة بتغير نصف قطر اللفائف.
يُمكن التحكم في السرعة عبر وضع السرعة من خلال مدخلات تناظرية أو تردد نبضي. عند استخدام وحدة تحكم علوية مزودة بحلقة تحكم PID خارجية، يُمكن استخدام وضع السرعة لتحديد الموقع، ولكن يجب استخدام إشارة موضع المحرك أو إشارة موضع الحمل المباشر، ثم إدخالها وإعادتها إلى وحدة التحكم العلوية لإجراء الحسابات. يدعم وضع تحديد الموقع أيضًا الحمل المباشر لإشارة الموضع التي تم رصدها بواسطة الحلقة الخارجية. في هذه الحالة، يقوم المشفر الموجود في نهاية عمود المحرك برصد سرعة المحرك فقط، بينما يتم إخراج إشارة الموضع بواسطة جهاز الكشف المباشر في نهاية الحمل. يُقلل هذا من عمليات النقل الوسيطة، مما يزيد من دقة تحديد الموقع للنظام بأكمله.
إذا لم يكن هناك شرط لسرعة وموضع المحرك، فقم فقط بإخراج عزم دوران ثابت، وبالطبع استخدم وضع عزم الدوران.
إذا كان لديك متطلبات دقة معينة للموقع والسرعة، ولكنك لست مهتمًا جدًا بعزم الدوران في الوقت الفعلي، فليس من الملائم استخدام وضع عزم الدوران، ومن الأفضل استخدام وضع السرعة أو الموقع.
إذا كان لدى وحدة التحكم العلوية وظيفة تحكم ذات حلقة مغلقة أفضل، فسيكون تأثير التحكم في السرعة أفضل. أما إذا لم تكن المتطلبات عالية جدًا، أو لم تكن هناك متطلبات زمنية حقيقية، فيتم اعتماد طريقة التحكم في الموضع.
ما سبق يوضح آلية عمل محرك السيرفو. لمزيد من المعلومات حول محركات السيرفو الاحترافية، يُرجى التواصل مع شركة أوكي. أوكي مورد متخصص يوفر محركات سيرفو من فانوك، وسيمنز، وميتسوبيشي، بالإضافة إلى أجهزة تشفير محركات السيرفو من فانوك، ولوحات دوائر فانوك، وغيرها.
