Moviments ràpids i precisos gràcies als servos

"Robot Arm", de Ryan Somma, Flickr

“Robot Arm”, de Ryan Somma, Flickr

El secret dels ràpids i precisos moviments de moltes màquines està en els servomecanismes que incorporen.

Els servomecanismes o servos es basen en un sistema realimentat en el qual l’acció sobre el mecanisme depèn de l’error o diferència que hi ha entre la seva posició actual i la posició a assolir. El motor farà avançar a gran velocitat l’element a desplaçar quan es trobi encara molt lluny del seu objectiu i anirà reduint la velocitat conforme hi sigui més a prop, per aturar-lo a la posició exacta i és capaç, fins i tot, si es passés de llarg per qualsevol circumstància, de retrocedir fins a la posició desitjada.

Per al bon funcionament d’aquest sistema és essencial saber en tot moment la posició exacta i amb la màxima precisió possible en que es troba l’element en moviment. S’utilitzen habitualment per a aquesta funció els codificadors o “encoders” que transformen la posició en un codi digital, que poden ser rotatius o lineals, segons el cas, tot i que els rotatius s’utilitzen molt més.

Els controls PID que incorporen molts dels servomecanismes ajusten l’acció sobre l’element mòbil en funció de 3 components de l’error  o distància entre la posició actual i la posició a assolir:

1) Component P (Proporcional), l’actuació sobre l’element en moviment es fa de forma proporcional a l’error present, a més error (distància que queda per recórrer), més actuació. Si estem lluny de l’objectiu ens interessa avançar-hi a gran velocitat; en canvi, si hi estem ja molt a prop ens convé anar frenant el moviment.

2) Component I (Integral), l’actuació sobre l’element en moviment es fa de forma proporcional a la integral en el temps de l’error o, dit de manera més senzilla, proporcional a la magnitud i durada d’aquest error (tenint en compte el passat, la història de l’error). Si estem lluny de l’objectiu i ja fa temps que hi estem lluny, caldrà espavilar i avançar-hi més ràpidament.

3) Component D (Derivatiu), l’actuació sobre l’element en moviment es fa de forma proporcional a la derivada respecte del temps de l’error o, dit d’altra manera, de la velocitat d’augment o disminució de l’error (tenint en compte el futur previsible, la tendència de l’error). Si està disminuint ràpidament ens estem acostant a l’objectiu a bon ritme i, si no volem passar-hi de llarg, caldrà anar frenant.

La gràcia dels controls PID és ajustar les constants o proporcions de les tres components de control esmentades per tal que l’element en moviment assoleixi ràpidament el seu objectiu, sense passar-se de llarg i quedant-se aturat exactament a la posició correcta.

Oriol López

Quant a

M'agrada llegir i el món de la tecnologia.

Tagged with: , , , , , ,
Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: