คุณมีความรู้เกี่ยวกับการวิเคราะห์การป้องกันการรบกวนของระบบควบคุมการเคลื่อนที่มากแค่ไหน?

ระบบควบคุมการเคลื่อนที่นั้นเป็นส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์อัตโนมัติบางชนิด ความน่าเชื่อถือและเสถียรภาพของมันส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ และหนึ่งในปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความน่าเชื่อถือและเสถียรภาพก็คือปัญหาการป้องกันการรบกวน ดังนั้น วิธีการแก้ปัญหาการรบกวนอย่างมีประสิทธิภาพจึงเป็นปัญหาที่ไม่สามารถมองข้ามได้ในการออกแบบระบบควบคุมการเคลื่อนที่

1. ปรากฏการณ์การรบกวน

ในการใช้งานจริง มักพบปรากฏการณ์การรบกวนหลักๆ ดังต่อไปนี้:
1. เมื่อระบบควบคุมไม่ส่งคำสั่งใดๆ มอเตอร์จะหมุนอย่างไม่สม่ำเสมอ
2. เมื่อมอเตอร์เซอร์โวหยุดเคลื่อนที่และตัวควบคุมการเคลื่อนที่อ่านตำแหน่งของมอเตอร์ ค่าที่ส่งกลับมาจากตัวเข้ารหัสแสงที่ปลายมอเตอร์จะกระโดดไปมาอย่างสุ่ม
3. เมื่อมอเตอร์เซอร์โวทำงาน ค่าที่อ่านได้จากตัวเข้ารหัสไม่ตรงกับค่าคำสั่งที่ส่งออกไป และค่าความคลาดเคลื่อนเป็นแบบสุ่มและไม่สม่ำเสมอ
4. เมื่อมอเตอร์เซอร์โวทำงาน ความแตกต่างระหว่างค่าที่อ่านได้จากตัวเข้ารหัสและค่าคำสั่งที่ส่งออกไปจะเป็นค่าคงที่หรือเปลี่ยนแปลงเป็นระยะๆ
5. อุปกรณ์ที่ใช้แหล่งจ่ายไฟร่วมกับระบบเซอร์โว AC (เช่น จอแสดงผล เป็นต้น) ทำงานผิดปกติ

2. การวิเคราะห์แหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวน

มีช่องทางหลักสองประเภทที่ขัดขวางการเข้าสู่ระบบควบคุมการเคลื่อนไหว:

1. การรบกวนช่องทางการส่งสัญญาณ การรบกวนเกิดขึ้นผ่านช่องทางรับสัญญาณเข้าและช่องทางส่งสัญญาณออกที่เชื่อมต่อกับระบบ
2. การรบกวนระบบจ่ายไฟ

ช่องทางการส่งสัญญาณคือวิธีที่ระบบควบคุมหรือตัวขับรับสัญญาณป้อนกลับและส่งสัญญาณควบคุมออกไป เนื่องจากคลื่นพัลส์จะเกิดความล่าช้าและบิดเบี้ยวบนสายส่ง เกิดการลดทอน และการรบกวนของช่องสัญญาณ ในกระบวนการส่งสัญญาณ การรบกวนในระยะยาวจึงเป็นปัจจัยหลัก

ในแหล่งจ่ายไฟและสายส่งทุกเส้นจะมีค่าความต้านทานภายในอยู่ ค่าความต้านทานภายในเหล่านี้เองที่เป็นสาเหตุของการรบกวนสัญญาณรบกวนในแหล่งจ่ายไฟ หากไม่มีค่าความต้านทานภายใน ไม่ว่าจะเป็นสัญญาณรบกวนชนิดใดก็จะถูกดูดซับโดยการลัดวงจรของแหล่งจ่ายไฟ จึงไม่มีแรงดันไฟฟ้ารบกวนเกิดขึ้นในสายส่ง นอกจากนี้ ตัวขับระบบเซอร์โว AC เองก็เป็นแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนที่สำคัญ ซึ่งสามารถรบกวนอุปกรณ์อื่นๆ ผ่านทางแหล่งจ่ายไฟได้

ระบบควบคุมการเคลื่อนไหว

สาม มาตรการป้องกันการแทรกแซง

1. การออกแบบระบบจ่ายไฟเพื่อป้องกันการรบกวน

(1) ดำเนินการจ่ายไฟเป็นกลุ่ม เช่น แยกไฟขับมอเตอร์ออกจากไฟควบคุมเพื่อป้องกันการรบกวนระหว่างอุปกรณ์
(2) การใช้ตัวกรองสัญญาณรบกวนยังสามารถระงับการรบกวนของไดรฟ์เซอร์โว AC ต่ออุปกรณ์อื่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ มาตรการนี้สามารถระงับปรากฏการณ์การรบกวนดังกล่าวได้อย่างมีประสิทธิภาพ
(3) ใช้หม้อแปลงแยก โดยพิจารณาว่าสัญญาณรบกวนความถี่สูงผ่านหม้อแปลงโดยส่วนใหญ่ไม่ได้เกิดจากการเหนี่ยวนำร่วมกันของขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิ แต่เกิดจากการเหนี่ยวนำร่วมกันของความจุปรสิตปฐมภูมิและทุติยภูมิ ดังนั้นด้านปฐมภูมิและทุติยภูมิของหม้อแปลงแยกจึงถูกแยกออกจากกันด้วยชั้นป้องกันเพื่อลดความจุแบบกระจาย เพื่อปรับปรุงความสามารถในการต้านทานการรบกวนแบบโหมดร่วม

2. การออกแบบป้องกันการรบกวนของช่องทางการส่งสัญญาณ

(1) มาตรการแยกการเชื่อมต่อโฟโตอิเล็กทริก
ในกระบวนการส่งสัญญาณระยะไกล การใช้โฟโตคัปเปลอร์สามารถตัดการเชื่อมต่อระหว่างระบบควบคุมและช่องสัญญาณอินพุต ช่องสัญญาณเอาต์พุต และช่องสัญญาณอินพุตและเอาต์พุตของเซอร์โวไดรฟ์ได้ หากไม่มีการใช้การแยกด้วยแสงในวงจร สัญญาณรบกวนจากภายนอกจะเข้าสู่ระบบหรือเข้าสู่ตัวเซอร์โวไดรฟ์โดยตรง ทำให้เกิดปรากฏการณ์การรบกวนขึ้น
ข้อดีหลักของการเชื่อมต่อด้วยแสงคือสามารถลดสัญญาณรบกวนและสัญญาณรบกวนต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ดังนั้น อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนในกระบวนการส่งสัญญาณจึงดีขึ้นอย่างมาก เหตุผลหลักคือ แม้ว่าสัญญาณรบกวนจะมีแอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าสูง แต่พลังงานของมันน้อยและสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น ไดโอดเปล่งแสงของส่วนอินพุตของโฟโตคัปเปลอร์ทำงานภายใต้สภาวะกระแสไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านโดยทั่วไปอยู่ที่ 10-15 มิลลิแอมป์ ดังนั้น แม้จะมีสัญญาณรบกวนที่มีแอมพลิจูดสูง ก็จะถูกลดทอนลงเนื่องจากไม่สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้มากพอ

(2) สายคู่บิดหุ้มฉนวนและสายยาว
สัญญาณจะได้รับผลกระทบจากปัจจัยรบกวนต่างๆ เช่น สนามไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก และความต้านทานของพื้นดินระหว่างการส่งสัญญาณ การใช้สายดินหุ้มฉนวนสามารถลดการรบกวนจากสนามไฟฟ้าได้
เมื่อเปรียบเทียบกับสายโคแอกเซียล สายคู่บิดเกลียวมีแถบความถี่ต่ำกว่า แต่มีอิมพีแดนซ์คลื่นสูงและทนทานต่อสัญญาณรบกวนโหมดร่วมได้ดี ซึ่งสามารถหักล้างการรบกวนจากการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งกันและกันได้
นอกจากนี้ ในกระบวนการส่งสัญญาณระยะไกล โดยทั่วไปจะใช้การส่งสัญญาณแบบดิฟเฟอเรนเชียลเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการต้านทานการรบกวน การใช้สายคู่บิดเกลียวหุ้มฉนวนสำหรับการส่งสัญญาณระยะไกลสามารถลดปรากฏการณ์การรบกวนลำดับที่สอง สาม และสี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

(3) พื้นดิน
การต่อสายดินสามารถกำจัดแรงดันไฟฟ้ารบกวนที่เกิดขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านสายดินได้ นอกจากการเชื่อมต่อระบบเซอร์โวกับสายดินแล้ว สายชีลด์สัญญาณก็ควรต่อลงดินด้วยเพื่อป้องกันการเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิตและการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า หากไม่ได้ต่อลงดินอย่างถูกต้อง อาจเกิดปรากฏการณ์การรบกวนแบบที่สองขึ้นได้