toyo電動(dòng)缸的工作原理及伺服控制器的設計

toyo電動(dòng)缸的工作原理是將電機的旋轉運動(dòng)轉換成絲杠的直線(xiàn)運動(dòng)。電動(dòng)缸具有傳動(dòng)效率高、環(huán)境適應能力強、定位精度高及運行穩定性好等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應用在各工業(yè)領(lǐng)域。toyo電動(dòng)缸使用時(shí)需要伺服控制器來(lái)控制電機運轉，實(shí)現對推力、速度和位置的精密控制。

伺服控制器可以從底層PLC和DSP來(lái)設計開(kāi)發(fā)，也可以在運動(dòng)控制卡或者嵌入式系統的基礎上二次開(kāi)發(fā)。前者開(kāi)發(fā)成本較低，開(kāi)發(fā)難度較大，控制器功能局限；后者雖開(kāi)發(fā)成本相對較高，但能大大降低開(kāi)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）嵌入式系統上進(jìn)行伺服控制器系統設計開(kāi)發(fā)。

cRIO是一款工業(yè)級嵌入式系統，集成有實(shí)時(shí)控制器（RT）、底層可編程邏輯門(mén)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能夠實(shí)現高速采樣及快速運算；可配置的I/O模塊可使用戶(hù)根據需求靈活搭建控制系統硬件平臺。此外，cRIO以NI旗下的Labview作為開(kāi)發(fā)環(huán)境，用戶(hù)可以通過(guò)圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境訪(fǎng)問(wèn)底層硬件，大大降低了toyo電動(dòng)缸伺服控制器開(kāi)發(fā)過(guò)程中配置硬件的難度。

東佑達公司基于cRIO平臺，通過(guò)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。在此基礎上設計帶前饋的PID控制器實(shí)現位移與力的可實(shí)時(shí)切換的閉環(huán)控制。進(jìn)一步設計系統軟件，實(shí)現控制器算法，完成toyo電動(dòng)缸位移與力的直線(xiàn)和循環(huán)正弦伺服運動(dòng)的軌跡規劃。最后，通過(guò)實(shí)際試驗驗證伺服控制系統的有效性。