Regulator prędkości to układ zaprojektowany do zmiany prędkości elektrycznego silnika lub całkowitego jego zatrzymania. Regulatory prędkości najczęściej stosuje się przy elektrycznych siłownikach liniowych i mogą być oddzielnym modułem lub częścią samego siłownika. Sterowanie prędkością siłownika liniowego można realizować bez poświęcania całkowitej siły, jaką siłownik może dostarczyć w danym zadaniu. Regulatory prędkości działają, regulując napięcie doprowadzane do siłownika. Bez napięcia siłownik liniowy nie może działać prawidłowo.
Regulatory prędkości pozwalają spowalniać, a nawet zatrzymywać podłączone siłowniki liniowe. Nie można jednak zwiększyć ich prędkości ponad wartość maksymalną – nie zadziałają szybciej niż ich konstrukcyjna prędkość maksymalna. Najlepszą metodą sterowania prędkością siłownika jest zastosowanie pętli regulacji prędkości, która porównuje aktualnie osiąganą prędkość z prędkością wymaganą.
Porównanie prędkości wykonuje się, obliczając różnicę między pozycją docelową, do której dojedzie siłownik liniowy, a jego pozycją bieżącą. Następnie odnosi się to do prędkości zdefiniowanej przez regulator prędkości.
Siłowniki liniowe sterowane regulatorami prędkości stale sprawdzają i korygują swoją prędkość, aby zapobiec błędom. Poniżej znajduje się schemat okablowania pokazujący, jak podłączyć siłownik liniowy do przełącznika kołyskowego i regulatora prędkości.
Jak podłączyć siłownik liniowy do regulatora prędkości
Poniżej znajduje się także film z instrukcją podłączenia siłownika liniowego do regulatora prędkości DC. Regulator prędkości DC jest bardzo przydatny do sterowania prędkością siłownika, zwłaszcza gdy jednocześnie pracują dwa lub więcej siłowników. Regulator DC wyrówna prędkość obu silników elektrycznych. Warto pamiętać, że zastosowanie regulatora prędkości może niekorzystnie wpływać na siłowniki. Chociaż prędkość siłownika liniowego można zmniejszyć jedynie do minimum około 10% całkowitej prędkości silnika, ograniczanie silnika w ten sposób może obniżyć skuteczność siłownika przy pracy z dużymi obciążeniami. Gdy prędkość siłownika się zmienia, naturalnie wpływa to na jego ruch. Prędkość siłownika można modyfikować w obu kierunkach, ale wymaga to dodatkowego wyposażenia poza samym regulatorem prędkości.
Prędkość docelowa to, jak wspomniano, różnica między pozycją bieżącą a docelową, pomnożona przez tzw. wzmocnienie regulacji. Jego zwiększenie spowoduje szybsze hamowanie siłownika w miarę zbliżania się do celu. Zbyt duże zwiększenie niesie ryzyko całkowitego przekroczenia wyznaczonego punktu. Aby zatrzymać pętlę, należy zastosować warunek zakończenia, czyli regulację pozycji z użyciem regulatora PID. Po jego spełnieniu i osiągnięciu celu pętla sprzężenia zwrotnego zanika, a urządzenie przestaje się poruszać.
Sterowanie wyprzedzające (feed-forward)
W kontekście siłowników liniowych i sterowania prędkością istnieje pojęcie sterowania wyprzedzającego. Sterowanie wyprzedzające zakłada, że użytkownik jako kontroler potrafi trafnie przewidzieć zachowanie wyjścia regulatora prędkości, a tym samym wprowadzać niezbędne korekty. Pętla regulacji prędkości istnieje głównie po to, by dostosować ogólną prędkość siłownika do danego zadania. Przy założeniu, że wszystkie zmienne pozostają takie same, sterowanie wyprzedzające pozwala dokładnie przewidzieć, jak Cykl pracy siłownika przełoży się na prędkość na podstawie wartości czujnika na sekundę. Po obliczeniu taki cykl pracy można wykorzystać do precyzyjnego osiągnięcia prędkości docelowej, unikając błędów założeń, w tym ryzyka przekroczenia celu lub zatrzymania się przed jego osiągnięciem, co mijałoby się z celem stosowania siłownika.
Wnioski końcowe
Testy dla takich prognoz użytkownika należy przeprowadzać z obciążeniem, które siłownik ma przenosić, aby uzyskać wiarygodne wyniki. Należy pamiętać, że tego typu obliczenia nie zadziałają, jeśli obciążenie, które ma przenosić siłownik, będzie zmieniało się sporadycznie. Aby obliczenia były miarodajne, użytkownik powinien przetestować siłownik ze wszystkimi obciążeniami przed jego montażem.