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La différence entre le modèle Predictive Control et la suppression de vibration

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Système de servo linéaire d'axe

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Les systèmes de servo d'aujourd'hui à C.A. sont beaucoup différents que ceux établis même il y a 10 ans. Des unités de traitement plus rapides et des encodeurs plus de haute résolution permettent à des fabricants de mettre en application des avances stupéfiantes en technologie de accord. Le modèle Predictive Control et la suppression de vibration sont deux telles avances qui peuvent être avec succès appliquées même dans les systèmes servo complexes.

L'accord servo car il concerne des systèmes de servo à C.A. est l'ajustement de la réponse électrique de système de contrôle à un système mécanique relié. Un système de contrôle électrique se compose d'un PLC ou d'un contrôleur de mouvement, qui envoient des signaux à l'amplificateur servo, faisant entreprendre le servomoteur la démarche de système mécanique.

Le servomoteur — un dispositif électromécanique — servir de composant critique unissant les deux systèmes. Beaucoup peut être fait dans le système de contrôle électrique pour prévoir le comportement du système mécanique.

En cet article, nous explorerons deux techniques de technologie de accord servo moderne — contrôle prévisionnel de modèle (MPC) et suppression de vibration — et leurs considérations niveau de l'application.

Vitesse d'unité centrale de traitement — plus rapide que jamais

Une vitesse plus rapide d'unité centrale de traitement est partout, et les amplificateurs servo ne sont aucune exception. Les unités centrales de traitement qui ont été par le passé coûtées prohibitif ont transformé leur manière en conception servo d'amplificateur, tenant compte des algorithmes de accord plus complexes et plus efficaces. Il y a Dix ans, elle était commune pour voir 100 ou largeur de bande 200-Hz dans la boucle de vitesse, tandis que les vitesses d'aujourd'hui peuvent être bien au-dessus de 1 000 hertz.

Au delà de résoudre des boucles d'avertissement, des unités de traitement plus rapides permettent aux amplificateurs servo de faire l'analyse en temps réel à bord du couple, de la vitesse, et de la position afin de découvrir les propriétés de machine qui précédemment ne pourraient pas être détectées. Des modèles mathématiques complexes peuvent être maintenant de manière rentable mis en application dans un amplificateur servo pour tirer profit des algorithmes de contrôle de accord avancés qui vont bien au-delà de l'accord standard de PID.

Ce qui est plus, une unité de traitement plus rapide peut également traiter les données d'un encodeur plus de haute résolution, bien que la résolution augmentée ne donne au système aucune meilleure représentation de positionnement. Le facteur de positionnement limiteur est habituellement le système mécanique, pas l'encodeur — mais un encodeur plus de haute résolution permet au système de contrôle de voir des micro-mouvements dans le système mécanique indétectable avec un encodeur plus à basse résolution. Ces petits mouvements sont souvent le résultat des vibrations ou la résonance et, si détectée, peut fournir des données importantes pour comprendre, prévoir, et compenser le comportement de système mécanique.

Les fondements du contrôle prévisionnel modèle

En un mot, le modèle Predictive Control emploie le profil commandé passé pour prévoir le futurs couple et vitesse. Si la vitesse et couple pour un certain mouvement sont rudement connues, alors il n'y a aucun besoin de forcer aveuglément le profil de mouvement par les boucles de PID, qui répondent seulement à l'erreur. Au lieu de cela, l'idée est d'assurer la vitesse et le couple prévus comme réaction aux boucles de servocommande et a laissé les boucles répondre à Qu'est ce qu'erreur minimale est laissée.

Pour que ceci travaille correctement, l'amplificateur doit avoir un modèle mathématique valide de la machine, basé sur des propriétés telles que l'inertie, le frottement, et la rigidité. Puis le profil du couple et de la vitesse du modèle peut être injecté dans les boucles servo, pour la représentation accrue. Ces modèles emploient des fonctions mathématiques complexes, mais grâce à des unités de traitement plus rapides dans l'amplificateur servo, l'industrie de contrôle de mouvement commence à voir leur exécution.

En dépit de ses nombreux avantages, Predictive Control modèle a un compromis : Cela fonctionne grand pour le positionnement point par point, mais aux dépens d'à retard de temps pendant le mouvement. L'élément de temps est inhérent à Predictive Control modèle parce que le mouvement passé récent est employé pour prévoir la future réponse. En raison de ce retard, le profil précis de commande du contrôleur ne peut être suivi ; au lieu de cela, on produit d'un un profil semblable qui produit le temps de positionnement rapide à la fin du mouvement.

Suppression de vibration

Un des aspects les plus utiles de MPC est la capacité de modeler, prévoir, et supprime la vibration basse fréquence dans la machine. La vibration peut se produire dans une machine aux fréquences du simple-chiffre hertz dans les milliers d'hertz. Vibration basse fréquence dans le 1s et le 10s de l'hertz — souvent apparent au commencement et à la fin d'un mouvement — est particulièrement ennuyeux parce qu'il est dans la fréquence du fonctionnement de la machine.

Certaines configurations d'équipement (par exemple, une machine avec un long et mince bras de pince) tendent à montrer cette fréquence bas-résonnante de plus que d'autres. De telles conceptions vibration-enclines peuvent être exigées pour la longueur, peut-être pour insérer une partie par une ouverture. Également à vibration encline sont de grandes machines, qui tendent à être faites de grandes pièces qui oscillent aux fréquences inférieures. Avec ces types d'applications, l'oscillation apparaît en position de moteur de fin-de-mouvement. La technologie de suppression de vibration dans l'amplificateur servo réduit de manière significative une telle oscillation de machine.

MPC dans un système de servo de double-moteur

L'application de MPC à un déclencheur de simple-axe est simple, et la déviation du profil commandé précis est sans importance pour le mouvement point par point. Cependant, quand un axe servo est mécaniquement lié à des autres, leurs profils de mouvement s'affecter. Un module de décharge de double-moteur est une telle configuration.

Cette configuration de double-moteur peut être avantageuse dans de plus grandes applications pour lesquelles le couple exigé pour accélérer le rotor du moteur est significatif et un célibataire, un plus grand moteur serait incapable du couple et de l'accélération exigés. D'un point de vue de accord, le facteur critique est que deux servomoteurs relativement grands placent une charge lourde, et fonctionnant au couple et à la vitesse évalués presque pleins. Si les moteurs deviennent non synchronisés, leurs couples seront gaspillés sur lutter essentiellement un un autre pour la position. Cependant, si les gains des deux servos sont égaux, puis les retards modèles de Predictive Control soyez également égal et les moteurs restent en phase avec l'un l'autre.

La première étape en accordant une application comme ceci est d'enlever physiquement un des moteurs et d'accorder le système comme d'habitude avec juste un moteur. Un servomoteur est suffisant pour le contrôle stable d'axe, mais pas assez de couple pour courir le profil exigé. Dans ce cas, l'ordre de automatique-accord du fabricant est employé, qui place un paramètre d'inertie et permet la caractéristique modèle de Predictive Control. Note : Le gain de système a trouvé avec un moteur doit finalement être partagé également par les deux moteurs. Le paramètre d'inertie rend cette étape facile parce qu'il agit en tant que facteur de proportionnalité aux gains de boucle servo, et ainsi il est placé à la moitié du résultat de accord original dans chaque amplificateur. Le reste du résultat de accord peut alors être de l'axe copié un à l'axe deux. L'ajustement final est d'enlever le composant d'intégration de l'axe deux — assignant au deuxième moteur le rôle de la « aide d'accélération, » et laissant les petites corrections d'intégration seul pour circuler en voiture un.

Le concept de accord pour une telle application implique deux phases. La première phase est d'accorder chaque axe individuellement utilisant la caractéristique de automatique-accord fournie du fabricant comme point de départ, et permet Predictive Control modèle. La suppression de vibration est également appliquée. À la fin de cette phase, chaque axe a une réponse propre et douce avec la vibration minimale.

Pendant la deuxième phase, les haches sont courues ensemble, surveillant l'erreur pendant des « répétitions » de la perspective du contrôleur. Commençant par l'ensemble de gains de MPC comme égal, le test et erreur déterminera les meilleurs arrangements pour un gain de MPC qui équilibre la basse erreur de position, l'erreur de position égale, et le mouvement sans heurt. Le concept est que si l'erreur de position est identique, puis les deux haches sont retardées par le même montant de temps, et la pièce est coupée aux dimensions correctes quoique l'erreur de position soit haute pendant le mouvement.