रैखिक अक्ष सर्वो प्रणाली

आज के एसी सर्वो सिस्टम 10 साल पहले भी बनाए गए लोगों की तुलना में बहुत अलग हैं। तेजी से प्रोसेसर और उच्च रिज़ॉल्यूशन एनकोडर निर्माताओं को ट्यूनिंग प्रौद्योगिकी में अद्भुत प्रगति को लागू करने में सक्षम कर रहे हैं। मॉडल प्रेडिक्टिव कंट्रोल और वाइब्रेशन दमन ऐसे दो प्रगति हैं जो जटिल सर्वो सिस्टम में भी सफलतापूर्वक लागू किए जा सकते हैं।

सर्वो ट्यूनिंग के रूप में यह एसी सर्वो सिस्टम से संबंधित है, एक जुड़े यांत्रिक प्रणाली के लिए विद्युत नियंत्रण प्रणाली प्रतिक्रिया का समायोजन है। एक विद्युत नियंत्रण प्रणाली में एक पीएलसी या मोशन कंट्रोलर होता है, जो सर्वो एम्पलीफायर को सिग्नल भेजता है, जिससे सर्वोमोटर मैकेनिकल सिस्टम को स्थानांतरित करता है।

सर्वोमोटर - एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल डिवाइस - दो प्रणालियों को एकजुट करने वाले महत्वपूर्ण घटक के रूप में कार्य करता है। यांत्रिक प्रणाली के व्यवहार की भविष्यवाणी करने के लिए विद्युत नियंत्रण प्रणाली के भीतर बहुत कुछ किया जा सकता है।

इस लेख में, हम आधुनिक सर्वो ट्यूनिंग प्रौद्योगिकी-मॉडल प्रेडिक्टिव कंट्रोल (एमपीसी) और कंपन दमन-और उनके अनुप्रयोग-स्तरीय विचारों की दो तकनीकों का पता लगाएंगे।

सीपीयू गति - पहले से कहीं ज्यादा तेज

तेजी से सीपीयू की गति हर जगह है, और सर्वो एम्पलीफायरों का कोई अपवाद नहीं है। सीपीयू जो एक बार लागत निषेधात्मक थे, ने सर्वो एम्पलीफायर डिजाइन में अपना रास्ता बना लिया है, जो अधिक जटिल और प्रभावी ट्यूनिंग एल्गोरिदम के लिए अनुमति देता है। दस साल पहले, स्पीड लूप में 100 या 200-हर्ट्ज बैंडविड्थ देखना आम था, जबकि आज की गति 1,000 हर्ट्ज से ऊपर हो सकती है।

नियंत्रण छोरों को हल करने से परे, तेज प्रोसेसर सर्वो एम्पलीफायरों को मशीन के गुणों की खोज करने के लिए टॉर्क, स्पीड और स्थिति के रियलटाइम विश्लेषण करने में सक्षम बनाते हैं जो पहले पता नहीं लगाया जा सकता था। जटिल गणितीय मॉडल को अब एक सर्वो एम्पलीफायर के भीतर प्रभावी रूप से लागू किया जा सकता है ताकि उन्नत ट्यूनिंग नियंत्रण एल्गोरिदम का लाभ उठाया जा सके जो मानक पीआईडी ​​ट्यूनिंग से बहुत आगे जाते हैं।

क्या अधिक है, एक तेज प्रोसेसर भी एक उच्च रिज़ॉल्यूशन एनकोडर से डेटा को संभाल सकता है, हालांकि बढ़ाया रिज़ॉल्यूशन सिस्टम को किसी भी बेहतर स्थिति प्रदर्शन के प्रदर्शन को नहीं देता है। सीमित स्थिति कारक आमतौर पर यांत्रिक प्रणाली है, एनकोडर नहीं-लेकिन एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन एनकोडर नियंत्रण प्रणाली को कम-रिज़ॉल्यूशन एनकोडर के साथ यांत्रिक प्रणाली में सूक्ष्म-मूवमेंट देखने की अनुमति देता है। ये छोटे आंदोलन अक्सर कंपन या प्रतिध्वनि का परिणाम होते हैं और, यदि पता लगाया जाता है, तो यांत्रिक प्रणाली के व्यवहार के लिए समझने, भविष्यवाणी करने और क्षतिपूर्ति करने के लिए महत्वपूर्ण डेटा की आपूर्ति कर सकते हैं।

मॉडल प्रेडिक्टिव कंट्रोल की मूल बातें

संक्षेप में, मॉडल प्रेडिक्टिव कंट्रोल भविष्य के टॉर्क और स्पीड की भविष्यवाणी करने के लिए पिछले कमांड प्रोफाइल का उपयोग करता है। यदि एक निश्चित चाल के लिए गति और टोक़ मोटे तौर पर ज्ञात है, तो पीआईडी ​​लूप के माध्यम से चाल प्रोफ़ाइल को आँख बंद करके मजबूर करने की आवश्यकता नहीं है, जो केवल त्रुटि का जवाब देते हैं। इसके बजाय, यह विचार पूर्वानुमानित गति और टोक़ को फ़ीड-फॉरवर्ड के रूप में सर्वो कंट्रोल लूप्स के रूप में आपूर्ति करना है और लूप्स को जो भी न्यूनतम त्रुटि छोड़ दिया गया है, उसका जवाब देना है।

इसके लिए सही तरीके से काम करने के लिए, एम्पलीफायर में जड़ता, घर्षण और कठोरता जैसे गुणों के आधार पर, मशीन का एक वैध गणितीय मॉडल होना चाहिए। तब मॉडल के टॉर्क और स्पीड प्रोफाइल को बढ़े हुए प्रदर्शन के लिए सर्वो लूप में इंजेक्ट किया जा सकता है। ये मॉडल जटिल गणितीय कार्यों का उपयोग करते हैं, लेकिन सर्वो एम्पलीफायर में तेजी से प्रोसेसर के लिए धन्यवाद, गति नियंत्रण उद्योग उनके कार्यान्वयन को देखना शुरू कर रहा है।

इसके कई लाभों के बावजूद, मॉडल प्रेडिक्टिव कंट्रोल में एक ट्रेडऑफ है: यह पॉइंट-टू-पॉइंट पोजिशनिंग के लिए बहुत अच्छा काम करता है, लेकिन इस कदम के दौरान समय में देरी की कीमत पर। समय तत्व मॉडल पूर्वानुमान नियंत्रण में निहित है क्योंकि हाल के पिछले आंदोलन का उपयोग भविष्य की प्रतिक्रिया की भविष्यवाणी करने के लिए किया जाता है। इस देरी के कारण, नियंत्रक से सटीक कमांड प्रोफ़ाइल का पालन नहीं किया जा सकता है; इसके बजाय, एक समान प्रोफ़ाइल उत्पन्न होती है जो चाल के अंत में तेजी से स्थिति का समय पैदा करती है।

कंपन दमन

एमपीसी के सबसे उपयोगी पहलुओं में से एक मशीन में कम आवृत्ति कंपन को मॉडल, भविष्यवाणी करने और दबाने की क्षमता है। वाइब्रेशन एक मशीन में सिंगल-डिजिट Hz से हजारों Hz में आवृत्तियों पर हो सकता है। 1s और 10s के HZ में कम-आवृत्ति कंपन-अक्सर एक चाल की शुरुआत और अंत में ध्यान देने योग्य है-विशेष रूप से परेशानी होती है क्योंकि यह मशीन के ऑपरेटिंग आवृत्ति के भीतर है।

कुछ उपकरण कॉन्फ़िगरेशन (उदाहरण के लिए, एक लंबी और पतला ग्रिपर आर्म के साथ एक मशीन) इस कम-रिमेनेंट आवृत्ति को दूसरों की तुलना में अधिक प्रदर्शित करती है। इस तरह के कंपन-प्रवण डिजाइनों को लंबाई के लिए आवश्यक हो सकता है, शायद एक उद्घाटन के माध्यम से एक हिस्सा सम्मिलित करने के लिए। कंपन के लिए प्रवण बड़ी मशीनें हैं, जो बड़े भागों से बने होते हैं जो कम आवृत्तियों पर दोलन करते हैं। इस प्रकार के अनुप्रयोगों के साथ, दोलन एंड-ऑफ-मूव मोटर स्थिति में दिखाई देता है। सर्वो एम्पलीफायर में कंपन दमन तकनीक इस तरह की मशीन दोलन को काफी कम कर देती है।

एक दोहरे-मोटर सर्वो प्रणाली में एमपीसी

एकल-अक्ष एक्ट्यूएटर के लिए एमपीसी का अनुप्रयोग सीधा है, और सटीक कमांड प्रोफ़ाइल से विचलन पॉइंट-टू-पॉइंट मोशन के लिए महत्वहीन है। हालांकि, जब एक सर्वो अक्ष यांत्रिक रूप से दूसरे से जुड़ा होता है, तो उनकी गति प्रोफाइल एक दूसरे को प्रभावित करती है। एक दोहरे-मोटर का बोल्स्क्रू एक्ट्यूएटर एक ऐसा कॉन्फ़िगरेशन है।

यह दोहरी-मोटर कॉन्फ़िगरेशन बड़े अनुप्रयोगों में लाभप्रद हो सकता है, जिसके लिए मोटर के रोटर को तेज करने के लिए आवश्यक टोक़ महत्वपूर्ण है और एक एकल, बड़ी मोटर आवश्यक टोक़ और त्वरण के लिए असमर्थ होगा। ट्यूनिंग दृष्टिकोण से, महत्वपूर्ण कारक यह है कि दो अपेक्षाकृत बड़े सर्वोमोटर एक भारी भार की स्थिति में हैं, और लगभग पूर्ण रेटेड टॉर्क और गति पर काम कर रहे हैं। यदि मोटर्स असुरक्षित हो जाते हैं, तो उनके टॉर्क्स को अनिवार्य रूप से स्थिति के लिए एक दूसरे से लड़ने पर बर्बाद हो जाएगा। हालांकि, यदि दोनों सर्वो के लाभ समान हैं, तो मॉडल भविष्य कहनेवाला नियंत्रण देरी भी समान है और मोटर्स एक दूसरे के साथ सिंक में रहते हैं।

इस तरह के एक एप्लिकेशन को ट्यून करने में पहला कदम यह है कि शारीरिक रूप से एक मोटर्स में से एक को हटाया जाए और सिस्टम को हमेशा की तरह सिर्फ एक मोटर के साथ ट्यून किया जाए। एक सर्वोमोटर स्थिर अक्ष नियंत्रण के लिए पर्याप्त है, लेकिन आवश्यक प्रोफ़ाइल चलाने के लिए पर्याप्त टोक़ नहीं है। इस मामले में, निर्माता के ऑटो-ट्यूनिंग अनुक्रम का उपयोग किया जाता है, जो एक जड़ता पैरामीटर सेट करता है और मॉडल प्रेडिक्टिव कंट्रोल फीचर को सक्षम करता है। नोट: एक मोटर के साथ पाया जाने वाला सिस्टम लाभ अंततः दोनों मोटर्स द्वारा समान रूप से साझा किया जाना चाहिए। जड़ता पैरामीटर इस कदम को आसान बनाता है क्योंकि यह सर्वो लूप लाभ के लिए एक पैमाने के कारक के रूप में कार्य करता है, और इसलिए यह प्रत्येक एम्पलीफायर में मूल ट्यूनिंग परिणाम के आधे हिस्से पर सेट है। ट्यूनिंग परिणाम के बाकी हिस्सों को तब एक्सिस वन से एक्सिस टू में कॉपी किया जा सकता है। अंतिम समायोजन एक्सिस दो से एकीकरण घटक को हटाने के लिए है - दूसरी मोटर को "त्वरण सहायता" की भूमिका प्रदान करना, और छोटे एकीकरण सुधारों को अकेले मोटर को छोड़ देना।

इस तरह के आवेदन के लिए ट्यूनिंग अवधारणा में दो चरण शामिल हैं। पहला चरण प्रत्येक अक्ष को एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में निर्माता की प्रदान की गई ऑटो-ट्यूनिंग सुविधा का उपयोग करके व्यक्तिगत रूप से ट्यून करना है, और मॉडल भविष्य कहनेवाला नियंत्रण को सक्षम करना है। कंपन दमन भी लागू किया जाता है। इस चरण के अंत में, प्रत्येक अक्ष की न्यूनतम कंपन के साथ एक साफ और चिकनी प्रतिक्रिया होती है।

दूसरे चरण में, कुल्हाड़ियों को एक साथ चलाया जाता है, नियंत्रक के दृष्टिकोण से "ड्राई रन" के दौरान त्रुटि की निगरानी करता है। एमपीसी लाभ के साथ सेट के रूप में सेट किया गया, परीक्षण और त्रुटि एक एमपीसी लाभ के लिए सर्वोत्तम सेटिंग्स का निर्धारण करेगा जो कम स्थिति त्रुटि, समान स्थिति त्रुटि और चिकनी गति को संतुलित करता है। अवधारणा यह है कि यदि स्थिति त्रुटि समान है, तो दोनों कुल्हाड़ियों को एक ही समय से देरी होती है, और भाग को सही आयामों के लिए काट दिया जाता है, भले ही गति के दौरान स्थिति त्रुटि अधिक हो।