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La diferencia entre el modelo Predictive Control y la supresión de la vibración

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Sistema de servo linear de AXIS

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Los sistemas de servo de hoy de la CA son mucho diferentes que ésos construidos incluso hace 10 años. Procesadores más rápidos y codificadores más de alta resolución están permitiendo a fabricantes ejecutar avances que sorprenden en tecnología de adaptación. El modelo Predictive Control y la supresión de la vibración son dos tales avances que se pueden aplicar con éxito incluso en sistemas servos complejos.

La adaptación serva como pertenece a los sistemas de servo de la CA es el ajuste de la respuesta de sistema eléctrica de control a un sistema mecánico conectado. Un sistema de control eléctrico consiste en un PLC o un regulador del movimiento, que envían señales al amplificador servo, haciendo el servomotor hacer el movimiento del sistema mecánico.

El servomotor — un dispositivo electromecánico — servicios como el componente crítico que une los dos sistemas. Mucho se puede hacer dentro del sistema de control eléctrico para predecir el comportamiento del sistema mecánico.

En este artículo, exploraremos dos técnicas de la tecnología de adaptación serva moderna — control profético del modelo (MPC) y supresión de la vibración — y sus consideraciones del nivel de aplicación.

Velocidad de la CPU — más rápido que nunca

Una velocidad más rápida de la CPU está por todas partes, y los amplificadores servos no son ninguna excepción. Las CPU que fueron costadas una vez prohibitivo han hecho su manera en diseño servo del amplificador, teniendo en cuenta algoritmos de adaptación más complejos y más eficaces. Hace diez años, era común ver 100 o el ancho de banda 200-Hz en el lazo de la velocidad, mientras que las velocidades de hoy pueden estar bien sobre 1.000 herzios.

Más allá de solucionar lazos de control, procesadores más rápidos permiten a los amplificadores servos hacer el análisis en tiempo real a bordo del esfuerzo de torsión, de la velocidad, y de la posición para descubrir las propiedades de la máquina que no podrían ser detectadas previamente. Los modelos matemáticos complejos se pueden ahora ejecutar rentable dentro de un amplificador servo para aprovecharse de los algoritmos de control de adaptación avanzados que van mucho más alla de la adaptación estándar del PID.

Cuál es más, un procesador más rápido puede también manejar los datos de un codificador más de alta resolución, aunque la resolución aumentada no dé a sistema ningún mejor funcionamiento de colocación. El factor de colocación limitador es generalmente el sistema mecánico, no el codificador — pero un codificador más de alta resolución permite que el sistema de control vea los micro-movimientos en el sistema mecánico imperceptible con un codificador de la bajo-resolución. Estos pequeños movimientos son a menudo el resultado de vibraciones o la resonancia y, si está detectada, puede suministrar los datos importantes para entender, predecir, y compensar el comportamiento de sistema mecánico.

Los fundamentos del control profético modelo

En pocas palabras, el modelo Predictive Control utiliza el último perfil ordenado para predecir el esfuerzo de torsión y la velocidad futuros. Si la velocidad y esfuerzo de torsión para cierto movimiento se sabe áspero, después no hay necesidad de forzar ciego el perfil del movimiento a través de los lazos del PID, que responden solamente al error. En lugar, la idea es suministrar la velocidad y el esfuerzo de torsión previstos como alimentación-delantera a los lazos del servocontrol y dejó los lazos responder a se deja cualquier error mínimo.

Para que esto trabaje correctamente, el amplificador debe tener un modelo matemático válido de la máquina, sobre la base de propiedades tales como inercia, fricción, y tiesura. Entonces el perfil del esfuerzo de torsión y de la velocidad del modelo se puede inyectar en los bucles de servo, para el funcionamiento creciente. Estos modelos utilizan funciones matemáticas complejas, pero los gracias a procesadores más rápidos en el amplificador servo, la industria del control de movimiento están comenzando a considerar su puesta en práctica.

A pesar de sus numerosas ventajas, Predictive Control modelo tiene un equilibrio: Él funciona increíble para la colocación de punto a punto, pero a expensas de retraso de tiempo durante el movimiento. El elemento del tiempo es inherente en Predictive Control modelo porque el último movimiento reciente se utiliza para predecir la respuesta futura. Debido a este retraso, el perfil exacto del comando del regulador no puede ser seguido; en lugar, se genera un perfil similar que produce tiempo de colocación rápido en el final del movimiento.

Supresión de la vibración

Uno de los aspectos más útiles de MPC es la capacidad de modelar, de predecir, y suprime la vibración de baja fricción en la máquina. La vibración puede ocurrir en una máquina en las frecuencias de herzios de un solo digito en los millares de herzios. Vibración de baja fricción en el 1s y el 10s de los herzios — a menudo sensible al principio y fin de un movimiento — es particularmente molesto porque está dentro de la frecuencia del funcionamiento de la máquina.

Ciertas configuraciones de equipo (por ejemplo, una máquina con un brazo largo y delgado del agarrador) tienden a exhibir esta frecuencia bajo-resonante más que otras. Tales diseños vibración-propensos se pueden requerir para la longitud, quizás para insertar una parte con una abertura. También la vibración propensa es las máquinas grandes, que tienden a ser hechas de las piezas grandes que oscilan en frecuencias más bajas. Con estos tipos de usos, la oscilación aparece en la posición del motor del fin-de-movimiento. La tecnología de la supresión de la vibración en el amplificador servo reduce perceptiblemente tal oscilación de la máquina.

MPC en un sistema de servo del dual-motor

El uso de MPC a un actuador de solo-AXIS es directo, y la desviación del perfil ordenado exacto es poco importante para el movimiento de punto a punto. Sin embargo, cuando un eje servo se liga mecánicamente a otro, sus perfiles del movimiento afectarse. Un actuador de ballscrew del dual-motor es una tal configuración.

Esta configuración del dual-motor puede ser ventajosa en usos más grandes para los cuales el esfuerzo de torsión requerido para acelerar el rotor del motor sea significativo y un solo, un motor más grande sería incapaz del esfuerzo de torsión y de la aceleración requeridos. Desde un punto de vista de adaptación, el factor crítico es que dos servomotores relativamente grandes están colocando una carga pesada, y actuando en el esfuerzo de torsión y la velocidad clasificados casi completos. Si los motores llegan a ser asincronizados, sus esfuerzos de torsión serán perdidos en esencialmente luchar uno otro para la posición. Sin embargo, si los aumentos de ambos servos son iguales, después los retrasos modelo de Predictive Control sea también igual y los motores permanecen en sincronización con uno a.

El primer paso en la adaptación de un uso como esto es quitar físicamente uno de los motores y adaptar el sistema como de costumbre con apenas un motor. Un servomotor es bastante para el control estable del eje, pero no bastante esfuerzo de torsión para correr el perfil requerido. En este caso, se utiliza la secuencia de auto-adaptación del fabricante, que fija un parámetro de la inercia y permite la característica modelo de Predictive Control. Nota: El aumento de sistema encontró con un motor se debe compartir en última instancia igualmente por ambos motores. El parámetro de la inercia hace este paso fácil porque actúa como factor de posicionamiento a los aumentos del bucle de servo, y así que se fija a la mitad del resultado de adaptación original en cada amplificador. El resto del resultado de adaptación puede entonces ser el eje copiado uno al eje dos. El ajuste final es quitar el componente de la integración del eje dos — asignando al segundo motor el papel de la “ayuda de la aceleración,” y dejando las pequeñas correcciones de la integración para viajar en automóvili uno solamente.

El concepto de adaptación para tal uso implica dos fases. La primera fase es adaptar cada eje individualmente usando la característica de auto-adaptación proporcionada del fabricante como punto inicial, y permite a Predictive Control modelo. La supresión de la vibración también se aplica. En el final de esta fase, cada eje tiene una respuesta limpia y lisa con la vibración mínima.

En la segunda fase, las hachas se funcionan con juntas, supervisando el error durante “plazo seco” de la perspectiva del regulador. Comenzando con el sistema de los aumentos de MPC como igual, el ensayo y error determinará los mejores ajustes para un aumento de MPC que equilibre error de posición bajo, error de posición igual, y el movimiento liso. El concepto es que si el error de posición es lo mismo, después ambas hachas son retrasadas por la misma cantidad de tiempo, y la pieza se corta a las dimensiones correctas aunque el error de posición es alto durante el movimiento.