Liikkeenohjaus

Liikkeenohjaus on automaatiojärjestelmien ala, jossa suunnitellaan, ohjataan ja toteutetaan koneiden ja robottien liikkeet siten, että saavutetaan määritellyt asennot, nopeudet ja kiihtyvyydet. Se kattaa sekä lineaariset että pyörivät akselit sekä useamman akselin samanaikaiset liikkeet ja vaativat synkronointia sekä tarkkuutta.

Järjestelmän peruselementtejä ovat liikkeenohjain (motion controller), tehonvälitys (ajurit ja jännitteet), moottorit (esimerkiksi servomoottorit ja askelmoottorit) sekä sensorit (asennon ja nopeuden mittaus, encodereita ja katkaisijoita). Lisäksi tarvitaan konfigurointi-, polku- ja ajastinohjelmistoa sekä sovelluksesta riippuvaa säätölogiikkaa. Useimmiten liikkeenohjaus toimii suljetun silmukan (closed-loop) periaatteella, jossa asento- tai nopeussensoreiden palaute korjaa poikkeamat. Avosilmukka (open-loop) ratkaisut ovat yleisiä halvemmilta ja yksinkertaisemmilta järjestelmiltä, mutta ne eivät tarjoa samaa tarkkuutta ja luotettavuutta.

Kontrollimekanismeja ovat erilaiset säätöalgoritmit, yleisimmän PID-säädön lisäksi feedforward-ohjaus sekä mallipohjaiset tai robustit kontrollit. Trajektori-suunnittelussa määritellään polku, joka sisältää nopeus-, kiihtyvyys- ja mahdollisesti jerk-rajoitteet sekä tärinöiden minimoinnin. Monissa järjestelmissä käytetään usean akselin synkronointia sekä reititys- ja turvallisuusanalyysiä.

Sovellusalueet kattavat valmistus- ja pakkausteollisuuden, CNC-koneet, robotiikan, pakkauslinjat sekä laboratorio- ja tutkimuskäytöt. Liikkeenohjaus on keskeinen osa tuotteiden tarkkaa tuotantoa ja automatisoitua prosessia sekä osa turvallisuutta varmistavia toimenpiteitä.

Standardit ja turvallisuusvaatimukset, kuten IEC/ISO-standardit sekä käytön mukaan laaditut turvallisuus- ja ohjelmisto-ohjeistukset, ohjaavat suunnittelua, ohjelmointia ja luotettavuutta.