Schéma de principe des servos parallèles du système de contrôle et de stabilisation. Contrôle précis des servos avec réponse lente et solution de gigue haute fréquence.

Lorsque nous nous engageons dans l'innovation de produits, en particulier les appareils qui nécessitentservomoteurs pour obtenir un contrôle précis, rencontrons-nous souvent un casse-tête : leservomoteurs répondent-ils un demi-battement trop lentement, ou ne sont-ils pas stables du tout sous une gigue haute fréquence ? Surtout si l'on souhaite ajouter une fonction de stabilisation à l'appareil, on a l'impression de mettre des patins sur une personne ivre. Plus vous avez de contrôle, plus cela devient chaotique. Il s'agit en fait du manque d'un traducteur capable de comprendre les « instructions de haut niveau » entre le signal de commande et l'exécution de l'appareil à gouverner. Aujourd'hui, nous allons parler de ce traducteur - le diagramme schématique du parallèleservomoteurdans le système d'augmentation de la stabilité du contrôle et voyez comment il transforme un algorithme de stabilité complexe en un mouvement réel et précis du servo.

Qu'est-ce qu'un système de commande d'appareil à gouverner parallèle et d'amélioration de la stabilité ?

Pour faire simple, le système de commande et de stabilisation de l'appareil à gouverner parallèle consiste à installer un « cerveau » intelligent et un « squelette mécanique » sur l'appareil à gouverner traditionnel. Son diagramme schématique de base peut être démonté en trois parties :le module capteur(les nerfs sensoriels du cerveau),le contrôleur(le centre de décision du cerveau), etle groupe de direction parallèle(les muscles squelettiques qui effectuent des actions). Le capteur surveille l'attitude et les vibrations de l'appareil en temps réel et transmet les données au contrôleur. L'algorithme du contrôleur calcule l'angle et la force à corriger, puis envoie cette commande à plusieurs servos parallèles en même temps. Lorsque plusieurs servos fonctionnent ensemble, ils peuvent produire un couple beaucoup plus important et une réponse plus rapide qu'un seul servo, compensant ainsi les interférences externes et rendant l'équipement aussi stable qu'une montagne. C'est comme si plusieurs personnes soulevaient un piano ensemble. C'est beaucoup plus stable et plus rapide que de le déplacer seul. C'est la vérité.

Pourquoi le mécanisme de direction unique traditionnel ne suffit-il pas à augmenter la stabilité ?

Pensons-y d’abord. Pensiez-vous que tant que l'appareil à gouverner était suffisamment puissant, ce serait bien pour augmenter la stabilité ? En fait, cela ne pourrait pas être plus faux. Dans les drones volant à grande vitesse ou dans les têtes de caméra à rotation rapide, les interférences sont à haute fréquence et multidirectionnelles. Un seul servo doit être occupé à traiter le signal de commande principal et à répondre aux instructions d'amélioration de la stabilité, il est donc souvent pressé. Sa vitesse de réponse ne peut pas suivre le rythme des interférences haute fréquence, et un « dépassement » ou un « décalage » se produira, provoquant des tremblements de l'écran ou un balancement de l'attitude de vol. De plus, le couple de sortie d’un seul servo a une limite. Lorsqu'il rencontre des vents forts ou des mouvements violents, ce sera comme si une personne essayait d'attraper un cheval au galop. Il sera soit emporté, soit directement brûlé. Par conséquent, lorsque les solutions traditionnelles traitent de conditions de travail complexes, les goulots d’étranglement physiques sont très évidents et insuffisants.

Comment obtenir une amélioration précise de la stabilité avec des servos parallèles

La magie du système de direction parallèle est qu'il transforme le « travail seul » en « travail d'équipe ». Sur le diagramme schématique, vous verrez que les instructions émises par le contrôleur ne sont pas séquentielles, mais affectées au servo A et au servo B en même temps. Lorsqu'une interférence se produit, le capteur indique au contrôleur qu'une « correction immédiate est nécessaire vers la gauche ». Le contrôleur calculera instantanément l'angle A et B doivent tourner et le couple qu'ils doivent produire pour terminer cette action ensemble. Les deux poussent et tirent l’un via une liaison mécanique ou un différentiel électronique, et la force combinée produit un couple de correction précis et contrôlable. Cette méthode de « connexion parallèle différentielle » améliore considérablement la bande passante de réponse dynamique du système. Dès qu'une interférence haute fréquence apparaît, elle est supprimée par cette combinaison de coups, et la vitesse de réponse et la stabilité augmentent naturellement.

Quels avantages pratiques la structure parallèle apporte-t-elle ?

Lorsque vous utilisez des servos parallèles, la sensation la plus intuitive eststabilité. Qu’il s’agisse des images aériennes ou de la précision finale du bras robotique, il y aura un saut qualitatif. Étant donné que la structure parallèle est intrinsèquement rigide et peut résister à des charges et des impacts plus importants, l'équipement peut maintenir un fonctionnement normal dans des environnements difficiles et le taux de défaillance est également réduit. Après tout, si un appareil à gouverner est un peu petit, l’autre peut encore le supporter pendant un certain temps. Pour ceux d’entre nous qui s’engagent dans l’innovation de produits, cela signifie que nous pouvons rendre nos produits encore plus parfaits. Par exemple, le cardan peut être rendu plus petit mais plus stable, et le drone peut voler plus fort mais prendre des photos plus claires. De plus, la connexion électrique en parallèle peut simplifier le câblage et rendre la structure interne plus propre, ce qui est une excellente nouvelle pour les produits compacts où l'espace est précieux.

Comment lire le schéma de principe du mécanisme de direction parallèle

N'ayez pas peur lorsque vous voyez ces lignes et symboles denses, c'est très simple une fois que nous le démontons. Cherchez d’abord le noyau. Le plus marquantmicrocontrôleur (MCU)sur la photo, c'est le cerveau. Après ses broches de sortie, vous verrez deux ou plusieurs lignes connectées à plusieurspuces de servomoteur. C'est le canal de transmission des commandes. La puce pilote est ensuite connectée au servomoteur. Voici le kicker, vous verrez également des lignes de retour provenant du capteur de position du servo (comme un potentiomètre ou un encodeur) et elles seront renvoyées au MCU. Cela forme une boucle fermée : le cerveau envoie la commande, le servo l’exécute, puis indique au cerveau sa position, et le cerveau la vérifie avant de passer à l’étape suivante. Il peut également y avoir des symboles deadditionneuroucomparateursur la photo. Ils sont utilisés pour traiter le signal de commande principal et le signal de correction de stabilité. Ils combinent les deux instructions en une seule et les envoient aux servos parallèles.

À quoi devez-vous faire attention lors du choix d'un appareil à gouverner lors de la conception ?

️ 1. Regardez la correspondance du couple :Ne vous contentez pas de regarder le couple d’un seul servo. Calculez si le couple total de deux servos connectés en parallèle peut atteindre plus du double de la demande de votre système, en laissant suffisamment de marge. Par exemple, si le système nécessite 5 Nm, il est alors possible de choisir en toute sécurité deux servos de 3 Nm en parallèle.

️ 2. Regardez la vitesse de réponse :Le système de stabilisation est extrêmement sensible au retard. Assurez-vous de choisir un servo numérique avec une vitesse de réponse rapide et une fréquence de signal élevée. Les servos analogiques ordinaires peuvent avoir surmonté les interférences avant de pouvoir réagir et n'avoir aucun effet.

️ 3. Regardez la précision de la synchronisation :La clé de la connexion parallèle est que les mouvements des deux servos doivent être cohérents. Pour choisir des servos avec de petites différences individuelles et une bonne cohérence, il est préférable qu'ils soient issus du même lot. Sinon, si l’un tourne plus vite et l’autre plus lentement, non seulement la stabilité n’augmentera pas, mais ils entreront également en compétition et produiront des oscillations.

Quels sont les pièges à éviter lors de l’intégration de servos parallèles ?

Lorsque vous effectuez une conception parallèle pour la première fois, le piège le plus simple estaccouplement mécanique. Les arbres de sortie des deux servos doivent être parfaitement reliés par une bielle rigide ou un culbuteur. S'il y a un écart, une fausse position se produira, provoquant une inadéquation des instructions et des actions, et le système s'ajustera d'avant en arrière, formant ce que nous appelons souvent « le tremblement du gouvernail ». En outre,l'alimentationil faut aussi suivre le rythme. La connexion en parallèle signifie que la demande instantanée de courant est doublée. Si l'alimentation électrique est insuffisante et que la tension chute, le servo perdra immédiatement sa puissance et l'effet d'amélioration de la stabilité sera considérablement réduit. Enfin, n'oubliez pas de déboguerl'algorithme du firmware. Dans le programme de commande, des réglages spéciaux des paramètres PID doivent être effectués pour la structure parallèle. Les anciens paramètres d'un seul servo ne peuvent pas être utilisés, sinon le système deviendra facilement instable. Il est recommandé d'effectuer davantage de tests au sol pour simuler diverses conditions de travail et détecter des problèmes dans le berceau.

Après avoir vu cela, avez-vous une compréhension plus claire du mystérieux schéma de principe du servo parallèle ? C'est comme le chef d'équipe, gardant tout le monde sur la même longueur d'onde. Si vous souhaitez utiliser cette solution dans vos propres produits, vous souhaiterez peut-être d'abord effectuer une recherche sur les sites Web officiels des principaux fabricants d'appareils à gouverner, tels que leurs manuels de sélection et leurs livres blancs techniques, qui contiendront des circuits de référence et des cas d'application plus détaillés. Quels problèmes avez-vous rencontrés concernant la commande des appareils à gouverner lors de la conception des produits ? Bienvenue pour discuter dans la zone de commentaires et partager vos progrès ensemble. Si vous le trouvez utile, n’oubliez pas de l’aimer et de le partager avec d’autres amis qui en ont besoin !