toyo電動(dòng)缸的工作原理及伺服控制器的設(shè)計(jì)

toyo電動(dòng)缸的工作原理是將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成絲杠的直線運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)缸具有傳動(dòng)效率高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、定位精度高及運(yùn)行穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用在各工業(yè)領(lǐng)域。toyo電動(dòng)缸使用時(shí)需要伺服控制器來控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)推力、速度和位置的精密控制。

伺服控制器可以從底層PLC和DSP來設(shè)計(jì)開發(fā)，也可以在運(yùn)動(dòng)控制卡或者嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)上二次開發(fā)。前者開發(fā)成本較低，開發(fā)難度較大，控制器功能局限；后者雖開發(fā)成本相對(duì)較高，但能大大降低開發(fā)難度，控制器功能范圍更加全面。toyo電動(dòng)缸選擇的是后一種方式，在NI公司的cRIO（compact-RIO）嵌入式系統(tǒng)上進(jìn)行伺服控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)。

cRIO是一款工業(yè)級(jí)嵌入式系統(tǒng)，集成有實(shí)時(shí)控制器（RT）、底層可編程邏輯門陣列（FPGA）和可配置的I/O模塊。RT可方便搭建上層軟件操作平臺(tái)；FPGA能夠?qū)崿F(xiàn)高速采樣及快速運(yùn)算；可配置的I/O模塊可使用戶根據(jù)需求靈活搭建控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)。此外，cRIO以NI旗下的Labview作為開發(fā)環(huán)境，用戶可以通過圖形化開發(fā)環(huán)境訪問底層硬件，大大降低了toyo電動(dòng)缸伺服控制器開發(fā)過程中配置硬件的難度。

東佑達(dá)公司基于cRIO平臺(tái)，通過配置AD采集、伺服控制模塊，搭建toyo電動(dòng)缸伺服控制硬件平臺(tái)。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)帶前饋的PID控制器實(shí)現(xiàn)位移與力的可實(shí)時(shí)切換的閉環(huán)控制。進(jìn)一步設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)控制器算法，完成toyo電動(dòng)缸位移與力的直線和循環(huán)正弦伺服運(yùn)動(dòng)的軌跡規(guī)劃。最后，通過實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證伺服控制系統(tǒng)的有效性。