Control de par de actuador lineal

Quiero construir una aplicación donde proporcionaré una fuerza definida con un actuador lineal. El motor de CC se detendrá la mayor parte del tiempo y se debe aplicar un par controlado. Entonces, en el eje del actuador, me gustaría tener una fuerza controlada. Si aplico una fuerza opuesta más grande en el eje, debería bajar, si es más pequeña, debería moverse hacia adelante hasta el final... esta aplicación es analógica: ENLACE

Al final, quiero conectar el sensor de fuerza en un circuito cerrado y controlarlo con PID.

Entonces ... mi pregunta es cómo hacer un circuito (quiero usar arduino) que pueda hacerlo. En Internet pude encontrar muchos ejemplos de cómo controlar actuadores lineales o motores de CC, pero el 99 % se trata de control de velocidad, control de posición... pero sobre el control de par en estado estancado, en realidad no encontré nada...

¿Es posible hacerlo con un actuador lineal básico o necesito algún otro actuador? ¿Puedo usar controladores de motor normales, o incluso una configuración más simple con señal N-Mosfet + PWM....?

¿Algún comentario, sugerencia sobre este tema?

Saludos, Damir

Adición al tema:

Las piezas que tengo son las siguientes:

  • Actuador lineal (12 V, 150 kg)

  • Escudo de motor Monstermoto

  • Fuente de alimentación 12V 10A

  • Celda de carga 100kg

  • Arduino UNO

Hay otro video que muestra exactamente cómo quiero que funcione mi sistema: ENLACE 0:30

Encontré en Internet que muchos actuadores tienen un par o fuerza de bloqueo continuo... que es de aprox. 1/3 a 1/10 de Máx. par o fuerza.

Entonces, ¿mis partes son útiles para algo :) ???

¿Qué sugieres para mejorar? Es solo un proyecto de aficionado, así que estoy tratando de mantener los costos bajos...

Si vuelvo a conectar la retroalimentación de la celda de carga a arduino, y luego el bucle PID controlará la salida PWM al controlador del motor del actuador... ¿funcionará?

Tnx por comentarios y respuestas.

Damir

¿Qué tal un enlace a un actuador, es decir, una hoja de datos de uno que podría considerar? También un enlace al sensor de fuerza.

Respuestas (2)

El control de posicionamiento (material industrial real) se realiza en cascada con múltiples controladores: controlador de posición (regulador P), controlador de velocidad (regulador PI), controlador de corriente (regulador PI).
https://www.google.si/search?q=position+control+loop&biw=1391&bih=683&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ved=0ahUKEwj0gMXLo-rJAhWDfxoKHaUmCTMQsAQIIA#imgrc=N1aiYN6Li7XBCM%3A
Cuando omites ciertas etapas, el control obtiene peor. Por ejemplo, si no tiene un transductor de corriente, puede controlar el motor directamente desde el controlador de velocidad, eso sería control de voltaje. Si la carga quiere mover el motor en reposo, el regulador PI "encontrará" tal tensión que, alimentará tal corriente al motor, que producirá tal par en el eje, que volverá a parar el motor.
Si tiene un transductor de corriente, puede hacer dos reguladores PI. El primero es el control de velocidad que da el punto de ajuste al segundo PI-reg. el controlador actual. Ahora la salida del controlador de corriente tiene que controlar PWM y mide una retroalimentación de corriente con el transductor de corriente. Con retroalimentación de corriente adicional, la dinámica general será más rápida en comparación con el método anterior sin transductor.
Entonces, la conclusión aproximada es: el control de par es en realidad el control actual del motor.

Hola Marko, la posición y la velocidad del actuador son irrelevantes para mí... Solo necesito controlar la fuerza, por lo que no entiendo cómo puedo implementar las dos primeras etapas... y algo más con el controlador del motor (como un escudo de motor simple para arduino) ¿Estamos controlando el voltaje o la corriente en el motor... o ambos? (No tengo experiencia en electromecánica :))
Usted dijo que tiene experiencia con situaciones de bloqueo del motor... todo el mundo dice que la vida útil corta del actuador de CC si se usa en una situación de bloqueo... ¿qué significa? Digamos que si detengo mi actuador de chip (que tiene una fuerza máxima de 150 kg) a 50 kg durante 3x15 min, con un descanso de 15 min... duraría 1 día o 1 mes... solo para sentir :) Hay muchas máquinas de tracción tienen toneladas de fuerza y ​​su esperanza de vida es... para siempre :) testresources.net/test-machines/174-family ¿Qué tipo de motor están usando?
@ Dado87 No sé qué actuadores usan la máquina vinculada, pero todavía hay muchas máquinas CNC antiguas que usan motores de CC, es necesario que el eje Z se mantenga en posición con fuerza EMF. Sin embargo, las máquinas más nuevas usan servomotores de CA (BLDC o PMSM) que calientan solo el estator y es más fácil enfriarlos.
@ Dado87 Para controlar la fuerza, debe controlar la corriente. El escudo del motor Arduino es una fuente de voltaje de bucle abierto, usted establece el voltaje con la relación del ciclo de trabajo, sin retroalimentación. Si tiene un transductor de corriente adicional, puede convertir esta fuente de voltaje en una fuente de corriente, mide la corriente y luego calcula el PWM DT a través de un controlador PI y configura el PWM. Ahora, cuando tenga el control de corriente, podrá controlar el par, pero si el motor está descargado, girará al máximo de revoluciones. ya que no palan tener un control de velocidad.

Para hacer lo que buscas se requieren dos cosas.

Primero, necesita algún tipo de retroalimentación de fuerza como una celda de carga. Sin él, solo estará adivinando cuánta fuerza está aplicando realmente.

En segundo lugar, debe usar un motor que pueda tolerar que se detenga durante mucho tiempo, como un motor de CC sin escobillas o un motor paso a paso. Si usa un motor con escobillas, entonces tiene la posibilidad de quemarlo.

Primero, no necesita ninguna retroalimentación de fuerza, he hecho muchos servos de control de la industria, par == corriente. La segunda CC sin escobillas o paso a paso no tiene nada especial en comparación con la CC con escobillas, por lo tanto, una CC con escobillas puede funcionar igual, todos los servomotores más antiguos eran de tipo escobilla, la probabilidad de quemarlo es la misma para BLDC.