Сервоприводная система линейной оси

Сегодняшние сервоприводы AC сильно отличаются от тех, которые построены даже 10 лет назад. Более быстрые процессоры и кодеры с более высоким разрешением позволяют производителям реализовать удивительные достижения в области настройки. Прогнозирующий контроль модели и подавление вибрации являются двумя такими достижениями, которые могут быть успешно применены даже в сложных сервоприводах.

Сервоустройство, касающаяся систем сервоприводов AC, является регулировкой реакции системы электрического управления на подключенную механическую систему. Система электрического управления состоит из ПЛК или контроллера движения, который посылает сигналы сервоприводителю, в результате чего сервомотор заставил механическую систему перемещаться.

Сервомотор - электромеханическое устройство - служит критическим компонентом, объединяющим две системы. Многое может быть сделано в системе электрического управления, чтобы предсказать поведение механической системы.

В этой статье мы рассмотрим две методы современной технологии серво-настройки-модельный прогнозирующий контроль (MPC) и подавление вибрации-и их соображения на уровне применения.

Скорость процессора - быстрее, чем когда -либо

Более быстрая скорость процессора - это везде, а усилители сервоприводов не являются исключением. ЦП, которые когда -то были непомерны затрат, попали в конструкцию усилителя сервопривода, что позволило получить более сложные и эффективные алгоритмы настройки. Десять лет назад было обычным явлением пропускной способности 100 или 200 Гц в цикле скорости, тогда как сегодняшние скорости могут превышать 1000 Гц.

Помимо решения петель управления, более быстрые процессоры позволяют сервоприводителям проводить анализ крутящего момента, скорости и положения в реальном времени, чтобы обнаружить свойства машины, которые ранее не могли быть обнаружены. Сложные математические модели теперь могут быть эффективно реализованы в рамках сервопривода, чтобы воспользоваться преимуществами передовых алгоритмов управления настройкой, которые выходят далеко за пределы стандартной настройки PID.

Более того, более быстрый процессор может также обрабатывать данные из энкодера более высокого разрешения, хотя улучшенное разрешение не дает системе какую -либо лучшую производительность позиционирования. Ограничивающим коэффициентом позиционирования обычно является механическая система, а не энкодер, но энкодер с более высоким разрешением позволяет системе управления видеть микро-движения в механической системе, не обнаруживаемых с помощью кодера с более низким разрешением. Эти небольшие движения часто являются результатом вибраций или резонанса и, если обнаружены, могут предоставить важные данные для понимания, прогнозирования и компенсации поведения механической системы.

Основы модельного прогнозирующего контроля

Короче говоря, модельный прогнозирующий контроль использует прошлый командный профиль для прогнозирования будущего крутящего момента и скорости. Если скорость и крутящий момент для определенного хода примерно известны, то нет необходимости слепо заставлять профиль движения через петли PID, которые реагируют только на ошибку. Вместо этого идея состоит в том, чтобы предоставить прогнозируемую скорость и крутящий момент в качестве перемещения в петель управления сервоприводом и позволить петлям реагировать на любую минимальную ошибку.

Чтобы это работало правильно, усилитель должен иметь действительную математическую модель машины, основанную на таких свойствах, как инерция, трение и жесткость. Затем крутящий момент и профиль скорости модели могут быть введены в сервоприводы для повышения производительности. Эти модели используют сложные математические функции, но благодаря более быстрым процессорам в сервоприводчике индустрия управления движением начинает видеть их реализацию.

Несмотря на многочисленные преимущества, модельный прогнозирующий контроль имеет компромисс: он отлично подходит для позиционирования точки-точки, но за счет задержки во время переезда. Элемент времени присущи модельной прогнозной контроле, потому что недавнее прошлое движение используется для прогнозирования будущего ответа. Из -за этой задержки точный профиль команды из контроллера не может быть соблюден; Вместо этого генерируется аналогичный профиль, который приводит к быстрому позиционированию в конце хода.

Подавление вибрации

Одним из наиболее полезных аспектов MPC является способность моделировать, прогнозировать и подавлять низкочастотную вибрацию на машине. Вибрация может происходить на машине на частотах от однозначного Гц до тысяч Гц. Низкочастотная вибрация в 1 и 10 с Гц-часто заметна в начале и конце хода-особенно хлопот, потому что она находится в рамках рабочей частоты машины.

Некоторые конфигурации оборудования (например, машина с длинной и тонкой рукой захвата), как правило, демонстрирует эту низкорезонансную частоту больше, чем другие. Такие склонные к вибрации могут потребоваться для длины, возможно, для вставки детали через отверстие. Также склонны к вибрации большие машины, которые, как правило, изготовлены из больших частей, которые колеблются на более низких частотах. С этими типами приложений колебания появляются в положении двигателя в конце движения. Технология подавления вибрации в Серво -усилителе значительно снижает такие колебания машины.

MPC в двухмоторной сервоприводной системе

Применение MPC к одноосному приводу является простым, и отклонение от точного командованного профиля не имеет значения для движения точки-точки. Однако, когда одна ось сервопривода механически связана с другой, их профили движения влияют друг на друга. Двухмоторный привод для шарикового вида является одной из таких конфигураций.

Эта двойная конфигурация может быть выгодной в более крупных приложениях, для которых крутящий момент, необходимый для ускорения ротора двигателя, является значительным, и один, более крупный двигатель будет неспособен к требуемому крутящему моменту и ускорению. С точки зрения настройки критическим фактором является то, что два относительно больших сервомотора позиционируют тяжелую нагрузку и работают с почти полным крутящим моментом и скоростью. Если двигатели станут бессинхронизированными, их кругарки будут потрачены впустую на то, чтобы по существу сражаться друг с другом за должность. Однако, если выгоды обоих сервоприводов равны, то задержки прогнозирования модели также равны, а двигатели остаются синхронизацией друг с другом.

Первым шагом в настройке такого приложения является физическое удаление одного из двигателей и настройку системы как обычно с одним двигателем. Один сервомотор достаточно для управления стабильной осью, но недостаточно крутящего момента для запуска требуемого профиля. В этом случае используется последовательность автоматической настройки производителя, которая устанавливает параметр инерции и позволяет модели прогнозирующей функции управления. ПРИМЕЧАНИЕ. Усиление системы, обнаруженное с одним двигателем, в конечном итоге должно быть в равной степени разделять обоими двигателями. Параметр инерции облегчает этот шаг, потому что он действует как масштабный коэффициент для увеличения сервопривода, и поэтому он установлен на половину исходного результата настройки в каждом усилителе. Остальная часть результата настройки может быть скопирована с оси до одной оси. Окончательная корректировка состоит в том, чтобы удалить компонент интеграции с двух оси - присвоение второму двигателю роль «помощи ускорения», и оставление небольших коррекций интеграции в одно одно.

Концепция настройки для такого приложения включает в себя два этапа. Первый этап заключается в том, чтобы настраивать каждую ось индивидуально, используя предоставленную функцию автоматической настройки производителя в качестве отправной точки, и включить модель прогнозирующего управления. Подавление вибрации также применяется. В конце этой фазы каждая ось имеет чистый и гладкий отклик с минимальной вибрацией.

На втором этапе оси работают вместе, контролируя ошибку во время «сухого прогона» с точки зрения контроллера. Начиная с увеличения MPC, установленного как равные, пробные и ошибки будут определять наилучшие настройки для усиления MPC, который уравновешивает ошибку низкого положения, ошибку равного положения и плавное движение. Концепция заключается в том, что если ошибка позиции одинакова, то обе оси задерживаются на одно и то же количество времени, а часть разрезана до правильных размеров, даже если ошибка положения высока во время движения.