許多FPD應(yīng)用需要多軸精確同步運(yùn)動(dòng)和高性能伺服控制，以滿足苛刻的運(yùn)動(dòng)和整定性能指標(biāo)，并可以滿足不同軸的不同要求，比如小功率軸要求納米級(jí)的靜止抖動(dòng)，大功率軸用于龍門驅(qū)動(dòng)。ACS的SPiiPlusMC4U控制系統(tǒng)正可以滿足這類應(yīng)用，整合成一個(gè)控制箱提供給客戶一個(gè)完整的低成本的解決方案。

　　近來(lái)一款應(yīng)用MC4U的FPD設(shè)備即將進(jìn)入市場(chǎng)。該設(shè)備有6個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，其中2個(gè)直線電機(jī)軸驅(qū)動(dòng)龍門架，其余4個(gè)直線電機(jī)軸用于定位橫軸上的檢測(cè)裝置。這個(gè)系統(tǒng)對(duì)靜止抖動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)和整定時(shí)間有很高的要求。為了滿足靜止抖動(dòng)性能指標(biāo)，采用了5A連續(xù)/10A峰值電流的PWM驅(qū)動(dòng)器并為其配置了低電壓的電源模塊。ACS的數(shù)字電流環(huán)PWM驅(qū)動(dòng)器可以達(dá)到很小的靜止抖動(dòng)以及很高的帶寬，從而保證優(yōu)異的伺服性能。

　　為了達(dá)到足夠的動(dòng)力以將大慣量的龍門軸加速到高速并保持之，采用20A連續(xù)/40A峰值的PWM驅(qū)動(dòng)器并為其配置了高電壓高功率的電源模塊。MC4U的模塊化架構(gòu)可以容納這種多樣化的系統(tǒng)配置。應(yīng)用于該系統(tǒng)中的MC4U包含一個(gè)0.7kW的低電壓電源模塊，一個(gè)7kW的高電壓電源模塊，一個(gè)20A/40A的雙軸驅(qū)動(dòng)模塊和2個(gè)5A/10A的雙軸驅(qū)動(dòng)模塊。這只是所有各種可能的MC4U系統(tǒng)配置中的其中一種。

　　20kHz的高性能伺服算法配合MC4U平臺(tái)的硬件性能。SPiiPlus3U控制器插入到MC4U中的一個(gè)插槽中，其中的MPU以最高2kHz的周期為8個(gè)同動(dòng)軸生成三階運(yùn)動(dòng)軌跡。SPiiPlus頻率響應(yīng)分析工具(FRF)可以最優(yōu)化調(diào)試本文所述系統(tǒng)的伺服帶寬和穩(wěn)定性。

　　此外，InputShaping軌跡優(yōu)化算法用于抑制系統(tǒng)共振。通過(guò)前面提供的工具優(yōu)化伺服性能之后，運(yùn)動(dòng)和整定性能以及靜止抖動(dòng)性能可以滿足指標(biāo)要求，明顯由于之前的控制方案。在下一頁(yè)中，可以看到從應(yīng)用中采樣到的實(shí)際數(shù)據(jù)，展示了優(yōu)異的靜止抖動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)和整定性能。

　　很多應(yīng)用將會(huì)受益于MC4U這種模塊化和單控制箱的架構(gòu)。在本文介紹的應(yīng)用中，MC4U針對(duì)各個(gè)軸的不同要求提供高功率或低功率的放大器，同時(shí)保持出色的伺服性能。這個(gè)系統(tǒng)展示了MC4U的多樣化配置，事實(shí)上用戶可以有更多的選擇，比如CANOpen總線擴(kuò)展和MODBUS通信。顯然MC4U可以為很多用戶提供滿足他們需求的極具競(jìng)爭(zhēng)力的運(yùn)動(dòng)控制解決方案。

　　圖1：龍門軸(上)和橫梁軸(下)的靜止抖動(dòng)

　　(5nm每格 – 兩個(gè)軸的靜止抖動(dòng)峰峰值都小于7nm)

　　圖2：不應(yīng)用(上)和應(yīng)用(下)Input Shaping時(shí)的運(yùn)動(dòng)和整定時(shí)間

　　(Input Shaping可以減少30%的運(yùn)動(dòng)和整定時(shí)間)