{{{sourceTextContent.title}}}

La differenza fra il modello Predictive Control e la soppressione di vibrazione

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Sistema di servo lineare di asse

{{{sourceTextContent.description}}}

Gli odierni sistemi di servo di CA sono molto differenti che quelli sviluppati anche 10 anni fa. Le unità di trattamento veloci ed i codificatori più di alta risoluzione stanno permettendo ai produttori di implementare gli avanzamenti di stupore nella tecnologia di sintonia. Il modello Predictive Control e la soppressione di vibrazione sono due tali avanzamenti che possono applicarsi con successo anche nei servo sistemi complessi.

La servo sintonizzazione poichè riguarda i sistemi di servo di CA è l'adeguamento della risposta elettrica del sistema di controllo ad un sistema meccanico collegato. Un sistema di controllo elettrico consiste di uno SpA o di un regolatore di moto, che inviano i segnali al servo amplificatore, inducente il servomotore a fare il movimento del sistema meccanico.

Il servomotore — un dispositivo elettromeccanico — servire da componente critica che unisce i due sistemi. Molto può essere fatto all'interno del sistema di controllo elettrico per predire il comportamento del sistema meccanico.

In questo articolo, esploreremo due tecniche di servo tecnologia di sintonia moderna — soppressione di modello del controllo predittivo (MPC) e di vibrazione — e le loro considerazioni a livello di applicazione.

Velocità del CPU — più veloce che mai

La velocità più veloce del CPU è dappertutto ed i servo amplificatori non fanno eccezione. I CPU che sono stati costati una volta proibitivo hanno trasformato il loro modo servo progettazione dell'amplificatore, tenendo conto gli algoritmi di sintonia più complessi e più efficaci. Dieci anni fa, era comune vedere 100 o la larghezza di banda 200-Hz nel ciclo della velocità, mentre le odierne velocità possono essere ben sopra 1.000 hertz.

Oltre la soluzione dei cicli di controllo, le unità di trattamento veloci permettono ai servo amplificatori di fare l'analisi in tempo reale a bordo di coppia di torsione, della velocità e della posizione per scoprire le proprietà della macchina che precedentemente non potrebbero essere individuate. I modelli matematici complessi possono ora essere implementati in modo redditizio all'interno di servo amplificatore per approfittare degli algoritmi di controllo di sintonia avanzati che vanno molto al di là della sintonizzazione standard di PID.

Che cosa è più, un'unità di trattamento veloce può anche trattare i dati da un codificatore più di alta risoluzione, sebbene la risoluzione migliorata non dia al sistema alcuna migliore prestazione di posizionamento. Il fattore di posizionamento di limitazione è solitamente il sistema meccanico, non il codificatore — ma un codificatore più di alta risoluzione permette che il sistema di controllo vedi i micro-movimenti nel sistema meccanico inosservabile con un codificatore di basso-risoluzione. Questi piccoli movimenti sono spesso il risultato delle vibrazioni o la risonanza e, se individuata, può assicurare i dati importanti per la comprensione, la predizione e la compensazione del comportamento del sistema meccanico.

Le basi di controllo predittivo di modello

In breve, il modello Predictive Control usa il profilo dominante passato per predire la coppia di torsione e la velocità future. Se la velocità e coppia di torsione per un determinato movimento è conosciuta approssimativamente, quindi non c'è necessità di forzare ciecamente il profilo di movimento attraverso i cicli di PID, che rispondono soltanto all'errore. Invece, l'idea è di assicurare la velocità e la coppia di torsione prevedute come reazione ai cicli del servocomando ed ha lasciato i cicli rispondere a qualsiasi errore minimo è lasciato.

Affinchè questo lavori correttamente, l'amplificatore deve avere un modello matematico valido della macchina, in base alle proprietà quali inerzia, attrito e rigidezza. Poi il profilo della coppia di torsione e della velocità del modello può essere iniettato nei servocicli, per la prestazione aumentata. Questi modelli usano le funzioni matematiche complesse, ma grazie alle unità di trattamento veloci nel servo amplificatore, l'industria di controllo di moto sta cominciando vedere la loro implementazione.

Malgrado i suoi numerosi benefici, Predictive Control di modello ha una compensazione: Funziona grande per il posizionamento punto a punto, ma a scapito di ad azione ritardata durante il movimento. L'elemento di tempo è inerente a Predictive Control di modello perché il movimento passato recente è usato per predire la risposta futura. A causa di questo ritardo, il profilo esatto di comando dal regolatore non può essere seguito; invece, un simile profilo è generato che produce il tempo di posizionamento veloce alla conclusione del movimento.

Soppressione di vibrazione

Uno degli aspetti più utili di MPC è la capacità di modellare, predire e sopprime la vibrazione a bassa frequenza nella macchina. La vibrazione può accadere in una macchina alle frequenze dal hertz a una cifra sola in migliaia di hertz. Vibrazione a bassa frequenza nel 1s e nel 10s del hertz — spesso notevole all'inizio e alla fine di un movimento — è particolarmente importuno perché è all'interno della frequenza operativa della macchina.

Determinate configurazioni di attrezzatura (per esempio, una macchina con un braccio lungo e snello della pinza di presa) tendono ad esibire questa frequenza basso sonora più di altre. Tali progettazioni vibrazione-inclini possono essere richieste per la lunghezza, forse per l'inserimento della parte con un'apertura. Inoltre a vibrazione incline è grandi macchine, che tendono ad essere fatte di grandi parti che oscillano alle frequenze più basse. Con questi tipi di applicazioni, l'oscillazione compare nella posizione del motore di fine-de-movimento. La tecnologia di soppressione di vibrazione nel servo amplificatore riduce significativamente tale oscillazione della macchina.

MPC in un sistema di servo del doppio-motore

L'applicazione di MPC ad un azionatore di unico asse è diretta e la deviazione dal profilo dominante esatto è poco importante per moto punto a punto. Tuttavia, quando un servo asse è collegato meccanicamente ad un altro, i loro profili di moto colpirsi. Un azionatore di ballscrew del doppio-motore è una tale configurazione.

Questa configurazione del doppio-motore può essere vantaggiosa nelle più grandi applicazioni per cui la coppia di torsione richiesta per accelerare il rotore del motore è significativa e una singola, più grande motore sarebbe incapace della coppia di torsione e dell'accelerazione richieste. Da un punto di vista di sintonia, il fattore critico è che due relativamente grandi servomotori stanno posizionando un onere gravoso e funzionando alla coppia di torsione ed alla velocità stimate quasi complete. Se i motori diventano non sincronizzati, le loro coppie di torsione saranno sprecate essenzialmente sul combattimento dell'uno un altro per la posizione. Tuttavia, se i guadagni di entrambi i servi sono uguali, quindi ritardi di modello di Predictive Control sia inoltre uguale ed i motori rimangono in sintonia con a vicenda.

Il primo punto nella sintonizzazione dell'applicazione come questa è di rimuovere fisicamente uno dei motori e di sintonizzare il sistema come di consueto con appena un motore. Un servomotore è abbastanza per controllo stabile di asse, ma non abbastanza coppia di torsione per eseguire il profilo richiesto. In questo caso, la sequenza automatico-di sintonia del produttore è usata, che fissa un parametro di inerzia e permette alla caratteristica di modello di Predictive Control. Nota: Il guadagno di sistema ha trovato con un motore deve infine essere diviso ugualmente da entrambi i motori. Il parametro di inerzia rende questo punto facile perché funge da fattore di scala ai guadagni del servociclo ed in modo da è fissato alla metà del risultato di sintonia originale in ogni amplificatore. Il resto del risultato di sintonia può poi essere asse copiato uno - asse due. L'adeguamento finale è di rimuovere la componente di integrazione dall'asse due — assegnando al secondo motore il ruolo «di aiuto di accelerazione,» e lasciando le piccole correzioni di integrazione per andare in automobile uno da solo.

Il concetto di sintonia per una tal applicazione comprende due fasi. La prima fase è di sintonizzare individualmente ogni asse facendo uso della caratteristica automatico-di sintonia fornita del produttore come punto di partenza e permette a Predictive Control di modello. La soppressione di vibrazione inoltre si applica. Alla conclusione di questa fase, ogni asse ha una risposta pulita e regolare con la vibrazione minima.

Nella seconda fase, le asce sono funzionate insieme, controllanti l'errore durante «il funzionamento a secco» dalla prospettiva del regolatore. Cominciando con l'insieme di guadagni di MPC come uguale, approssimazioni successive determineranno le migliori regolazioni per un guadagno di MPC che equilibra l'errore di posizione basso, l'errore di posizione uguale ed il moto regolare. Il concetto è che se l'errore di posizione è lo stesso, quindi entrambe le asce sono ritardate dallo stesso lasso di tempo e la parte è tagliata alle dimensioni corrette anche se l'errore di posizione è alto durante il moto.