Lineaaristen liikejärjestelmien yleisimmät liikeprofiilit ovat puolisuunnikkaan ja kolmion muotoiset. Puolisuunnikasmuotoisessa liikeprofiilissa järjestelmä kiihtyy nollasta maksiminopeuteen, kulkee tällä nopeudella tietyn ajan (tai matkan) ja hidastaa sitten nollaan. Päinvastoin, kolmion muotoinen liikeprofiili kiihtyy nollasta maksiminopeuteen ja hidastuu sitten välittömästi takaisin nollaan ilman vakionopeutta (eli koko liikeaika kuluu kiihdyttämiseen tai hidastamiseen).
Mutta todellisuudessa kumpikaan näistä liikeprofiileista ei ole erityisen ihanteellinen liikejärjestelmille – etenkään sellaisille, jotka vaativat sujuvaa liikettä, suurta paikannustarkkuutta tai vakautta liikkeen lopussa. Tämä johtuu siitä, että kiihtymis- ja hidastusprosessi johtaa ilmiöön, joka tunnetaan nimellä nykiminen.
Aivan kuten kiihtyvyys on nopeuden muutosnopeus (derivaata), nykiminen on kiihtyvyyden muutosnopeus. Toisin sanoen nykiminen on nopeus, jolla kiihtyvyys kasvaa tai laskee. Nykiminen on yleensä ei-toivottavaa, koska se luo – arvasit sen – äkillisen, nykivän liikkeen. Teollisissa sovelluksissa, kuten työstökoneissa, SCARA-roboteissa ja annostelujärjestelmissä, nopea kiihtyvyyden muutos eli nykiminen saa järjestelmän tärisemään. Mitä suurempi nykäys, sitä voimakkaampi tärinä. Ja tärinä heikentää paikannustarkkuutta ja lisää asettumisaikaa.
Tapa välttää nykimistä on vähentää kiihtyvyyttä tai hidastuvuutta. Liikeohjausjärjestelmissä tämä tehdään käyttämällä S-käyrän liikeprofiilia "nykivän" puolisuunnikkaan profiilin sijaan. Puolisuunnikkaan muotoisessa liikeprofiilissa kiihtyvyys tapahtuu välittömästi (ainakin teoriassa) ja nykiminen on ääretöntä. Siirron aikana syntyvän nykäyksen vähentämiseksi siirtymät kiihdytyksen ja hidastuksen alussa ja lopussa tasoitetaan "S"-muotoon. Tuloksena olevaa profiilia kutsutaan S-käyrän liikkumisprofiiliksi.
Jos piirrämme puolisuunnikkaan liikkeen kiihtyvyysprofiilin (katso edellä), näemme, että se on askelfunktio – eli kiihtyvyys siirtyy hetkellisesti nollasta maksimiinsa ja hidastus maksimista nollaan välittömästi. S-käyrän liikkeessä kiihtyvyysprofiilista tulee puolisuunnikkaan muotoinen, ja kiihtyvyys ja hidastuminen tapahtuvat tasaisesti, ei välittömästi ja äkillisesti.
S-käyräprofiili perustuu kolmannen asteen järjestelmään, mikä tekee kiihtyvyyden, nopeuden ja etäisyyden (siirtymän) liikeyhtälöistä monimutkaisempia kuin puolisuunnikkaan muotoisten liikeprofiilien liikeyhtälöt.
S-käyrän ja puolisuunnikkaan muotoisen liikeprofiilin välinen kompromissi on se, että S-käyräprofiililla liikkeen kokonaisaika on pidempi. Tämä johtuu siitä, että ramppikiihtyvyys (ja hidastus) kestää kauemmin kuin puolisuunnikkaan liikkeen hetkellinen kiihtyvyys. Kuitenkin aikaetu, joka saavutetaan käyttämällä puolisuunnikkaan muotoista liikeprofiilia, voi mitätöidä pidemmällä asettumisajalla, johtuen suurista nykimisistä. Ja koska nykiminen rasittaa voimakkaasti mekaanisia osia, vaikka perustana käytettäisiin puolisuunnikkaan muotoista liikettä, kiihdytys- ja hidastusvaiheissa käytetään tyypillisesti jonkin verran tasoitusta, mikä tekee liikeprofiilista S-muotoisemman.
Postitusaika: 14.3.2022