
Сервосистемы обычно используют комбинацию трех типов контуров управления: ток, скорость и положение. Контур управления скоростью служит двум целям — он позволяет системе реагировать на команды изменения скорости и позволяет системе противостоять высокочастотным возмущениям нагрузки. Но контур скорости сам по себе не может гарантировать, что система сохраняет заданное положение в течение длительного промежутка времени. Вот почему контуры управления скоростью часто используются в сочетании с контурами управления положением в каскадной структуре.
Регулятор скорости обычно представляет собой PI-регулятор (пропорционально-интегральный регулятор), использующий пропорциональный, Kpv, и интегральный, Kiv, коэффициент усиления, тогда как позиционный контроллер обычно использует только пропорциональный коэффициент усиления, Kp. (Обратите внимание, что текущее управление часто устанавливается автоматически и только в редких случаях настраивается вручную.)
Резюмируя информацию из предыдущей статьи, пропорциональный коэффициент усиления имеет значение, прямо пропорциональное погрешности, и определяет напряжение, которое прикладывается для преодоления погрешности. Пропорциональный коэффициент усиления связан с жесткостью системы.
Интегральный коэффициент усиления накапливает ошибку с течением времени и обеспечивает восстанавливающее усилие в конце перемещения, чтобы подтолкнуть систему к точке нулевой ошибки.
В каскадных контурах управления пропускная способность пропускная способность внутреннего контура должна в 5-10 раз превышать пропускную способность внешнего контура, иначе внутренний контур будет оказывать незначительное влияние на внешний контур. Лучше всего сначала настроить самый быстрый цикл, поэтому в каскадных контурах «position-velocity loops» (контуры положения-скорости) мы начинаем с (внутреннего) контура «velocity» (скорость).
Поскольку контур скорости является PI—контроллером, для настройки требуется только два параметра-Kpv и Кiv. Для профиля перемещения используйте целевую скорость среднего значения (не самую низкую или самую высокую, с которой столкнется приложение), но сохраняйте скорость ускорения относительно высокой. Это усилит эффект отклика системы, облегчая настройку системы.
Чтобы начать последовательность настройки, увеличьте коэффициент пропорциональности скорости (Kpv) до точки непосредственно перед тем , как произойдет превышение. (Иногда полезно увеличить Kpv до точки превышения, а затем уменьшайте его до тех пор, пока превышение не будет устранено). Затем увеличьте интегральный коэффициент усиления по скорости (Kiv) до тех пор, пока не произойдет небольшое превышение (от 5 до 15 процентов).
В каскадных контурах управления производительность внутреннего цикла влияет на производительность следующего внешнего цикла. По сути, внутренний контур (скорость) действует как фильтр нижних частот для внешнего контура (положение).
Как только контур регулирования скорости настроен, контроллер должен быть настроен на работу в позиционном режиме, и позиционный контур может быть настроен. Начните с низкого значения коэффициента усиления позиции (Kp) и медленно повышайте его до точки непосредственно перед тем, как произойдет превышение.
Теперь, когда прирост скорости и положения установлен и стабилизирован, увеличьте целевую скорость и снова проверьте прирост. При необходимости отрегулируйте их, чтобы обеспечить приемлемый коэффициент усиления во всем диапазоне скоростей приложения.
Важно отметить, что результатом позиционного цикла является команда скорости. Вот как это работает: Ошибка положения, обнаруженная позиционным циклом, масштабируется на коэффициент усиления положения, Kp, чтобы сгенерировать команду скорости. Эта команда скорости передается в контур управления скоростью, который использует ее для управления большим крутящим моментом, который приводит в движение двигатель для исправления ошибки положения.
Если приложению требуется очень низкий уровень following error (скользящей ошибки), возможно, потребуется добавить управление прямой связью к параметрам настройки. Регулятор скорости с прямой подачей (VФФ) использует упреждающий подход, вычисляя скорость, необходимую для достижения желаемого положения, и передавая это значение непосредственно в контур управления скоростью, вместо того, чтобы позволять контуру управления ждать появления ошибки определения положения. Однако недостатком использования высокоскоростной прямой связи является то, что пропорциональное усиление позиционного контура (Kp) должно быть снижено, что снижает жесткость системы.
Изображение объекта: National Instruments
Свежие комментарии