toyo電動缸的工作原理及伺服控制器的設(shè)計

toyo電動缸的工作原理是將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成絲杠的直線運動。電動缸具有傳動效率高、環(huán)境適應(yīng)能力強、定位精度高及運行穩(wěn)定性好等優(yōu)點，目前廣泛應(yīng)用在各工業(yè)領(lǐng)域。toyo電動缸使用時需要伺服控制器來控制電機運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對推力、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)計開發(fā)，也可以在運動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)上進行伺服控制器系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)。

cRIO是一款工業(yè)級嵌入式系統(tǒng)，集成有實時控制器（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；FPGA能夠?qū)崿F(xiàn)高速采樣及快速運算；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。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電動缸伺服控制器開發(fā)過程中配置硬件的難度。

東佑達公司基于cRIO平臺，通過配置AD采集、伺服控制模塊，搭建toyo電動缸伺服控制硬件平臺。在此基礎(chǔ)上設(shè)計帶前饋的PID控制器實現(xiàn)位移與力的可實時切換的閉環(huán)控制。進一步設(shè)計系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)控制器算法，完成toyo電動缸位移與力的直線和循環(huán)正弦伺服運動的軌跡規(guī)劃。最后，通過實際試驗驗證伺服控制系統(tǒng)的有效性。