Un regolatore di velocità è un circuito progettato per variare la velocità di un motore elettrico o per arrestarlo completamente. I regolatori di velocità si trovano soprattutto sugli attuatori lineari elettrici e possono essere unità autonome oppure parte integrante dell'attuatore lineare stesso. Il controllo della velocità di un attuatore lineare può essere regolato senza sacrificare la forza complessiva che l'attuatore può fornire al compito da svolgere. I regolatori di velocità funzionano regolando la tensione che arriva all'attuatore stesso. Senza tensione, l'attuatore lineare non può funzionare.
I regolatori di velocità permettono di rallentare e persino arrestare gli attuatori lineari a cui sono collegati. Gli attuatori lineari, tuttavia, non possono essere accelerati oltre il proprio limite: non funzionano al di sopra della loro velocità massima. Il metodo migliore per controllare la velocità di un attuatore è implementare un anello di controllo della velocità che confronti la velocità attualmente raggiunta dall'attuatore con quella richiesta.
Il confronto della velocità si effettua calcolando la differenza tra la posizione di arrivo prevista dell'attuatore lineare e quella in cui si trova attualmente. Questa viene poi confrontata con la velocità impostata dal regolatore di velocità.
Gli attuatori lineari controllati da regolatori di velocità verificano e riverificano costantemente la propria velocità per evitare errori. Di seguito è riportato uno schema di cablaggio su come collegare un attuatore lineare all'interruttore a bilanciere e al regolatore di velocità.
Come collegare un attuatore lineare a un regolatore di velocità
Di seguito è disponibile anche un video con le istruzioni su come collegare un attuatore lineare a un regolatore di velocità DC. Un regolatore di velocità DC è molto utile per controllare la velocità di un attuatore, soprattutto quando si utilizzano due o più attuatori contemporaneamente. Il regolatore di velocità DC uniformerà la velocità di entrambi i motori elettrici. È importante ricordare che l'uso di un regolatore di velocità può influenzare negativamente gli attuatori. Sebbene la velocità di un attuatore lineare possa essere ridotta solo fino a un minimo del 10% della velocità complessiva del motore, limitare il motore in questo modo può ridurre l'efficacia dell'attuatore quando lavora con carichi pesanti. Quando cambia la velocità di un attuatore, anche il suo movimento ne risente. La velocità di un attuatore può essere modificata in entrambe le direzioni, ma ciò richiede apparecchiature specifiche oltre a un regolatore di velocità.
La velocità target è, come detto sopra, la differenza tra la posizione attuale e quella di destinazione, moltiplicata per il cosiddetto guadagno di controllo. Aumentarlo farà decelerare l'attuatore molto più rapidamente quando si avvicina al target. Un aumento eccessivo comporta il rischio di overshoot, superando completamente il punto di arrivo. Per interrompere il loop, è sufficiente implementare la condizione di terminazione, nota anche come controllo di posizione PID. Una volta impostata e raggiunto il target, il loop di feedback si interrompe e l'attrezzatura cessa il movimento.
Controllo feed-forward
Nel campo degli attuatori lineari e del controllo della velocità, esiste un concetto noto come controllo feed-forward. Il controllo feed-forward si basa sull'ipotesi che l'utente, in quanto controllore, possa prevedere con precisione l'uscita del regolatore di velocità, così da apportare gli aggiustamenti necessari. Un loop di controllo della velocità serve principalmente a regolare la velocità complessiva di un attuatore per adattarla meglio al compito da svolgere. Assumendo che tutte le variabili rimangano invariate, il controllo feed-forward consente di stimare con precisione come il ciclo di lavoro dell'attuatore si tradurrà in velocità in base al valore del sensore per secondo. Questo ciclo di lavoro, una volta calcolato, può essere utilizzato per raggiungere con precisione la velocità target evitando errori di stima. Ciò include il rischio di overshoot e di mancare completamente il target o di fermarsi prima di raggiungerlo, vanificando così lo scopo stesso dell'attuatore.
Considerazioni finali
Le prove a supporto di queste previsioni dovrebbero essere eseguite con il carico che ci si aspetta che l'attuatore debba sostenere, per garantire risultati accurati. Va notato che questo tipo di calcoli non funzionerà se il carico previsto per l'attuatore cambia in modo sporadico. Affinché i calcoli siano affidabili, è consigliabile testare l'attuatore con tutti i carichi previsti prima dell'installazione.