高性能SPiiPlus MC4U控制器應(yīng)用于FPD設(shè)備

　　許多FPD應(yīng)用需要多軸精確同步運動和高性能伺服控制，以滿足苛刻的運動和整定性能指標(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的靜止抖動，大功率軸用于龍門驅(qū)動。ACS的SPiiPlusMC4U控制系統(tǒng)正可以滿足這類應(yīng)用，整合成一個控制箱提供給客戶一個完整的低成本的解決方案。

　　近來一款應(yīng)用MC4U的FPD設(shè)備即將進入市場。該設(shè)備有6個運動軸，其中2個直線電機軸驅(qū)動龍門架，其余4個直線電機軸用于定位橫軸上的檢測裝置。這個系統(tǒng)對靜止抖動以及運動和整定時間有很高的要求。為了滿足靜止抖動性能指標(biāo)，采用了5A連續(xù)/10A峰值電流的PWM驅(qū)動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)動器可以達到很小的靜止抖動以及很高的帶寬，從而保證優(yōu)異的伺服性能。

　　為了達到足夠的動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0.7kW的低電壓電源模塊，一個7kW的高電壓電源模塊，一個20A/40A的雙軸驅(qū)動模塊和2個5A/10A的雙軸驅(qū)動模塊。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平臺的硬件性能。SPiiPlus3U控制器插入到MC4U中的一個插槽中，其中的MPU以最高2kHz的周期為8個同動軸生成三階運動軌跡。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。通過前面提供的工具優(yōu)化伺服性能之后，運動和整定性能以及靜止抖動性能可以滿足指標(biāo)要求，明顯由于之前的控制方案。在下一頁中，可以看到從應(yīng)用中采樣到的實際數(shù)據(jù)，展示了優(yōu)異的靜止抖動以及運動和整定性能。

　　很多應(yīng)用將會受益于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針對各個軸的不同要求提供高功率或低功率的放大器，同時保持出色的伺服性能。這個系統(tǒng)展示了MC4U的多樣化配置，事實上用戶可以有更多的選擇，比如CANOpen總線擴展和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爭力的運動控制解決方案。

　　圖1：龍門軸(上)和橫梁軸(下)的靜止抖動

　　(5nm每格 – 兩個軸的靜止抖動峰峰值都小于7nm)

　　圖2：不應(yīng)用(上)和應(yīng)用(下)Input Shaping時的運動和整定時間

　　(Input Shaping可以減少30%的運動和整定時間)