Ҳамчун ҷузъи асосии технологияи муосири автоматикунонӣ, консепсияи тарҳрезии системаи идоракунии ҳаракат бевосита сарҳадҳои фаъолият ва арзиши татбиқи системаро муайян мекунад. Идоракунии ҳаракат, ки тавассути саноат 4.0 ва истеҳсоли интеллектуалӣ асос ёфтааст, аз назорати анъанавии интиқоли механикӣ ба раванди мураккаби муҳандисии система табдил ёфт, ки технологияи сенсорӣ, иртиботи воқеии вақт, зеҳни сунъӣ ва ҳамкории бисёрсоҳаро муттаҳид мекунад. Тарҳи он дигар бо ҷойгиркунии дақиқи як дастгоҳ маҳдуд намешавад; он ҳамгироии вокуниши динамикӣ, оптимизатсияи самаранокии энергия ва қабули қарорҳои оқилона-дар тамоми раванди истеҳсолотро пайгирӣ мекунад. Ин аз тарроҳон талаб мекунад, ки равиши бештар систематикиро қабул кунанд ва муносибати байни мантиқи назорат, меъмории сахтафзор ва экосистемаи нармафзорро аз нав муайян кунанд.
I. Дақиқӣ: Эволютсия аз дақиқии механикӣ ба даври рақамии пӯшида
Принсипи аввалини системаҳои идоракунии ҳаракат ҳамеша "дақиқӣ" буд. Новобаста аз он ки ин назорати хатогиҳои сатҳи микрон-дар коркарди асбоби мошини CNC, мавқеъгирии сатҳи нанометр- барои интиқоли вафли дар таҷҳизоти нимноқилӣ ва ё синхронизатсияи сатҳи миллисония-буғумҳои роботӣ, ҳама ба тавсифи дақиқ ва назорати ҳаракати ҷисмонӣ такя мекунанд. Дар тарҳҳои анъанавӣ дақиқӣ пеш аз ҳама тавассути стеки сахтафзор, ки аз коддерҳои ҳассосияти баланд-, редукторҳои дақиқ ва моторҳои серво иборат аст, ба даст оварда мешавад. Бо вуҷуди ин, консепсияҳои муосири тарроҳӣ ба сохтани "халқаи пӯшидаи рақамӣ" таъкид мекунанд. Ин рақамикунонии модели динамикии системаи механикиро (масалан, матритсаи сахтӣ, демпинг ва инерсия) ва ҳамгироии онро бо маълумоти воқеии мавқеъ/суръат/қувваи вақт дар бар мегирад. Ин имкон медиҳад, ки дар доираи алгоритми назорат ҷуброни якҷояи бозгашти{12} хатоҳои ғайрихаттӣ (масалан, ҷуброни соиш ва ислоҳи деформатсияи гармӣ) дар доираи алгоритми назорат. Масалан, контролери ҳаракати маркази коркарди панҷ{16} меҳвар каҷи баромади моменти муҳаррики серво муҳаррики ҳар як меҳварро ба таври динамикӣ танзим мекунад, ки дар асоси мониторинги воқеии қувваҳои тамоси асбоб-меҳварҳоро танзим мекунад. Ин системаи анъанавии ҳалқаи дугонаи пӯшидаи -халқаи мавқеъ + ҳалқаи суръат»-ро ба системаи се-халқавӣ ё ҳатто бисёр-, ки назорати қувваро дар бар мегирад, такмил медиҳад ва ба ин васила хатогиҳои ҷамъшуда дар коркарди мураккаби рӯизаминиро бартараф мекунад.
II. Интеллект: Гузариш аз мантиқи пешакӣ ба қабули қарори худмухтор-
Мантиқи тарҳрезии системаҳои идоракунии ҳаракати аввал "қоида-ба асос гирифта шудааст." Муҳандисон дар асоси талаботи равандҳо барномаҳои устувори идоракуниро (масалан, диаграммаҳои нардбон ё коди G-) навиштанд ва система ба таври қатъӣ аз рӯи траекторияи пешакӣ муайяншуда кор мекард. Бо вуҷуди ин, бо афзоиши мураккабии сенарияҳои татбиқ (ба монанди{6}}маънои баланд,-истеҳсоли партияи кам дар истеҳсоли чандир ва монеа-аз манёврҳо барои роботҳои хидматрасонӣ дар муҳитҳои номаълум), ин тарҳи сахт дигар кофӣ нест. Консепсияи тарроҳии интеллектуалии системаҳои муосири идоракунии ҳаракат аслан ҳалқаи пӯшидаи "дарки{10}}ифтихор-қарори-иҷро"-ро ба меъмории назорат муттаҳид мекунад. Бо муттаҳид кардани сенсорҳои визуалӣ (ба монанди камераҳои 3D), сенсорҳои қувва (ба монанди шаш сенсори моменти андозаӣ) ва модулҳои дарки муҳити зист, система метавонад дар вақти воқеӣ хусусиятҳои геометрӣ, хосиятҳои моддӣ ва иттилооти динамикии монеаи объекти корро ба даст орад. Воҳидҳои ҳисоббарории канорӣ (масалан, контроллерҳои дарунсохт муҷаҳҳаз бо микросхемаҳои суръатбахши AI) моделҳои омӯзиши мошинро (ба монанди шабакаҳои нейронҳои конволютсионӣ барои шинохти объект ва омӯзиши тақвият барои банақшагирии роҳ) барои табдил додани додаҳои дарк ба стратегияҳои назорат идора мекунанд. Ниҳоят, дастурҳои тасмим ба ҳар як воҳиди иҷро тавассути автобуси тақсимшудаи идоракунӣ тақсим карда мешаванд (ба монанди шабакаи ҳассос EtherCAT ё TSN вақти{18}). Масалан, контролери ҳаракати AGV (мошини идорашавандаи автоматӣ) дигар ба тасмаҳои магнитии заминӣ ё рамзҳои QR барои навигатсия такя намекунад. Ба ҷои ин, он lidar-ро барои сохтани харитаи воқеии муҳити зист истифода мебарад ва роҳҳои ҷилавгирӣ аз монеаҳоро дар асоси алгоритмҳои омӯзиши амиқ ба таври динамикӣ ба нақша мегирад ва ҳамзамон суръати мотор ва кунҷи идоракуниро барои ноил шудан ба ҳаракати ҳамвор ҳамоҳанг мекунад. Ин тарҳ ба система имкон медиҳад, ки бидуни азнавбарномасозӣ ба тағирот дар тарҳбандии анбор мутобиқ шавад.
III. Ҳамкорӣ: Эволютсия аз назорати мустақил то ҳамгироии система
Дар сенарияҳои мураккаби саноатӣ, беҳтар кардани кори як воҳиди назорати ҳаракат дигар барои ҳалли мушкилоти умумии самаранокӣ кофӣ нест. Сенарияҳо ба монанди васлкунии муштарак бо иштироки роботҳои сершумор, коркарди ҳамоҳангшуда бо истифода аз мошинҳои бисёр меҳвари CNC ва амалиёти ҳамоҳангшудаи тамоми хатҳои истеҳсолӣ аз системаҳои идоракунии ҳаракат талаб мекунанд, ки "зеҳни тӯда" дошта бошанд. Консепсияи асосии тарроҳӣ ба "ҳамкорӣ" мегузарад, ки маънои ноил шудан ба ҳамоҳангсозии ҳаракат ва оптимизатсияи захираҳо дар тамоми таҷҳизот ва марҳилаҳои равандро тавассути платформаи ягонаи банақшагирӣ дорад. Махсусан, барои ин як меъмории қабати идоракуниро талаб мекунад: Дар қабати поён як контролери мустақили ҳаракати воқеии вақт мавҷуд аст (одатан бо вақти камтар аз 1 мс), барои пайгирии дақиқи траектория масъул аст. Дар қабати мобайн як контролери ҳамоҳангсозии сатҳ- ҷойгир аст (бо вақти тақрибан 10{11}}100 мс), ки маҳдудиятҳои вақтро дар дастгоҳҳои гуногун идора мекунад (масалан, мувофиқати ритми дастҳои роботӣ ва тасмаҳои конвейер) ва ихтилофҳоро ҳал мекунад (масалан, пешгирӣ кардани як қатор AGV-ҳои якхела). Дар қабати боло системаи идоракунии истеҳсолот-сатҳи завод мавҷуд аст (бо вақти бештар аз сонияҳо), ки вазифаҳоро дар асоси афзалияти фармоиш ва ҳолати таҷҳизот динамикӣ тақсим мекунад. Масалан, дар устохонаи кафшери автомобилӣ контроллерҳои ҳаракати даҳҳо роботҳои кафшерӣ ба ҳамоҳангсозии сатҳи микросония- тавассути Profinet IRT (Шабакаи Isochronous Real-Time) ноил мешаванд. Онҳо инчунин бо системаи марказии диспетчерӣ барои танзими пайдарпайии кафшер ва параметрҳои роҳ дар асоси тағироти воқеии модели мошин-таъсис карда, дар тӯли тамоми хатти истеҳсолӣ мӯҳлатҳои муътадили гардишро таъмин мекунанд. Ин тарҳи муштарак на танҳо самаранокии истеҳсолотро беҳтар мекунад, балки инчунин имкон медиҳад, ки идоракунии эътимоднокии давраи пурраи ҳаёт тавассути мубодилаи маълумот (ба монанди омилҳои сарборӣ ва иттилооти пешгӯии хато барои ҳар як дастгоҳ).
IV. Устуворӣ: Бо назардошти самаранокии энергия ва чандирӣ
Тарҳрезии системаҳои муосири идоракунии ҳаракат инчунин бояд ба талаботи истеҳсолоти сабз-кам кардани истеъмоли энергия ҳангоми таъмини кор ва мутобиқ шудан ба такрори равандҳои оянда тавассути меъмории модулӣ ҷавобгӯ бошад. Барои оптимизатсияи самаранокии энергия, тарроҳон партовҳои энергияро тавассути таҳлили профилҳои кории мотор (масалан, гузаштан аз суръати доимӣ ба суръати тағйирёбанда), бо истифода аз боздорӣ (баргардонидани энергияи кинетикӣ аз сустшавӣ ба шабака) ва мувофиқати интеллектуалии сарборӣ (ба таври динамикӣ танзим кардани сатҳи қувваи мотори серво дар асоси талабот) коҳиш медиҳанд. Масалан, системаҳои идоракунии ҳаракати лифт профили оптималии шитобро дар вақти воқеӣ дар асоси бори вагон ва масофа то ошёнаи мақсаднок ҳисоб карда, сарфи қувваи муҳаррикро кам карда, бароҳатии мусофиронро таъмин мекунанд. Тарҳрезии чандир дар стандартизатсияи интерфейсҳои сахтафзор (ба монанди дастгирии протоколҳои сершумори иртибот) ва миқёспазирии функсияҳои нармафзор (масалан, кушодани интерфейсҳои алгоритми аслӣ тавассути API барои таҳияи корбар) инъикос меёбад. Ин имкон медиҳад, ки як системаи назорат ба соҳаҳои гуногун зуд мутобиқ карда шавад (ба монанди гузариш аз васлаки электронии 3C ба бастабандии дорусозӣ) ё равандҳои нав (ба монанди илова кардани қадами санҷиши визуалӣ). Ин фалсафаи "як бор тарҳрезӣ кунед, чанд маротиба истифода баред" давраҳои таҳияи таҷҳизотро ба таври қобили мулоҳиза кӯтоҳ мекунад ва -харҷи дарозмуддати моликиятро барои корбарон коҳиш медиҳад.
Аз назорати камераи механикии давраи муҳаррики буғӣ то системаҳои муштараки интеллектуалии асри рақамӣ, фалсафаи тарҳрезии системаҳои идоракунии ҳаракат пайваста дар атрофи принсипҳои "тавсифоти дақиқи ҳаракат, вокуниши оқилонатар ба тағирот ва ҳамгироии муассири захираҳо" таҳаввул ёфт. Тарҳҳои оянда технологияҳоро ба монанди дугоникҳои рақамӣ (намоиши стратегияҳои назорат тавассути моделҳои виртуалӣ), ҳамкории абрӣ (бор кардани баъзе вазифаҳои ҳисоббарорӣ ба абр) ва назорати био{2}}илҳомёфта (тақлид кардани хусусиятҳои фасеҳи фаъоли мушакҳои инсон) минбаъд ҳамгиро хоҳанд кард. Ин нақши назорати ҳаракатро аз "асбоб" ба "шарик"- табдил медиҳад, ки на танҳо дастурҳоро иҷро мекунад, балки нияти равандро мефаҳмад, хатарҳои эҳтимолиро пешбинӣ мекунад ва рафтори худро ба таври фаъол оптимизатсия мекунад. Ин аз тарроҳон талаб мекунад, ки аз маҳдудиятҳои як технология дур шаванд ва механика, электроника, нармафзор ва зеҳни сунъиро бо тафаккури муҳандисии система амиқ муттаҳид созанд ва дар ниҳоят як системаи назорати ҳаракати насли ояндаро бунёд кунанд, ки ҳам боэътимод, мутобиқшаванда ва таҳаввулшаванда аст.
