求助：2台刚性连接伺服如何实现时时同步？ 点击：9073 | 回复：47
发表于：2005-07-07 14:24:00
22楼
现在楼主进行同动控制的关键不是解决速度环响应延迟的问题，而是控制器如何同步的控制驱动电机的问题，速度环的响应延迟在同动控制中的影响很小。。。采用通讯方式进行两个电机的同动，那么在驱动器内部速度环的输出直接就给了电流环做设定，这样就免除了“采用外部位置环后位置环输出后的算法计算时间及模拟量的传输、I/O保护电路延迟时间、线路的电感电容效应等时间的合值”。。。
在伺服应用中有一种扭矩前馈功能可以缩短定位时间，就是由上位机做位置环PID调节，同时将位置环的输出经过微分比例处理后前馈给电流环给定，过分使用前馈会产生超程和欠程现象，这种方式使用于驱动器工作在速度模式下。。。
同时也有驱动器工作在位置模式下的速度前馈功能也能缩短定位时间，与上边的功能区别在于上位不做位置环PID，仍由驱动器来做，上位机只是将位置指令经过微分比例处理后前馈给速度环给定。。。
刘兄提出的完全舍掉速度环，由上位完成位置环后直接给驱动器电流环由于没接触过，可能会有效，但不知道同动效果是否会理想，如能做的很好倒不为个很好的同动解决方案，只是不知道那位置环的PID后的算法该如何写？是否加微分前馈？有无成功经验？
我自己做过的同动都是靠通讯解决的，我用的是德国的内部带控制和编程器的伺服，我只要通过通讯改写对应的速度和位置地址的数据就完成了同动，我做的同动运动有同动且同速运行的；也有同动不同速的，不同速的只要将其中一台驱动器的电子齿轮比做相应调节就好了。。。呵呵，关键我人懒就用了最懒的方案解决了。
发表于：2005-07-07 17:18:00
23楼
“安川伺服采样周期一般是0.25ms”
位置环采样周期吧，速度环不可能的。
话说到这份上,我只能实话实说.安川电机的采样周期为0.25ms是安川电机欧洲的技术支持工程师亲口对我讲的.大家也许不知,安川在欧洲70%的销售都是靠OMRON公司做的.安川在欧洲的SIGMA II系列都有DPRAM.我们公司为其开发的与SIGMA II为一体的MCW151在欧洲去年一年就卖了3000块.最大客户就是TETRA PAK,MCW151使原来每秒贴6个吸管的机器速度提高到每秒11个!因为我们有很实用的硬件色标采集功能.三菱公司在欧洲高速系统也是买我们的产品做的.
凡夫俗子： 认识您很高兴.
mp2000系列的运动控制器在国际市场上卖得并不好,日本人一个致命的弱点就是软件做得不行.编程很不方便.OMRON的编软件都是英国人做的.
我话也不要说得太远.关于这个同步问题.用我说的办法应该能够较理想的解决.可惜楼主不给我机会去试验.
只是不知道那位置环的PID后的算法该如何写？是否加微分前馈？有无成功经验？
这也是我费解的问题.我如果把伺服驱动器设成力矩模式,那模拟量+/-10V电压输入做为速度指令和脉冲输入做位置参考就被放弃了.位置环又怎样关闭呢?
发表于：2005-07-07 17:57:00
24楼
TO：trio_motion，我也很高兴认识您
其实大家就是为了互相学习才过来讨论的，应该畅所欲言各抒己见才好，呵呵
伺服驱动器设成力矩模式，那么模拟量+/-10V电压输入做为速度指令的这个值就只能作为力矩模式下的速度限制功能了。驱动器有两个模拟量输入口，另一个就作为力矩指令输入了。此时的脉冲输入已经无效了，需要在上位做位置采样和PID调节了。。。关键就是那算法和前馈如何加？
您的方案是“最好让两台电机都跟踪一个虚拟轴(纯数学计算轴),同时不断实时判断两轴的位置偏差并及时纠正”可以试试的，其实方案在没有试出结果前应该说都是有可能的，如果楼主有机会让你试的话我想去看看学习学习，呵呵。。。成功的话我也算一份子哦，哈哈
小日本是软件写的不好，连说明书都写的东一下西一下，想看的懂需要时间和领悟力。还有就是小日本做生意太牛B了，到中国进行商务会晤时，我负责联系的那个YASKAWA的亚太区总管和我国某行业大型国企老总见面，我仿佛我看见了以前的中东军，妈的，难怪见面时那老总很诧异:亚太区总管不会说英语？还要个中国人翻译？搞的最后结局让我们很狼狈，那国企老总50多岁英语呱呱的，态度和蔼可亲，一点架子都没有。。。呵呵，我也话聊远了，日本人的东西有值得我们学习的，但我瞧不起日本人，将来迟早让他们低下那狗头~~~
发表于：2005-07-08 09:51:00
26楼
我说的那种带控制功能的伺服的CPU的处理速度已经远远高于普通的伺服驱动了，一它采用了高速的DSP处理芯片作为CPU，二可以采用双CPU技术，一个CPU负责驱动，一个CPU负责控制和通讯，就算是高端的控制器也不过采用的高速DSP芯片，我们把这控制部分和驱动放在一起有什么不可取？这样的产品已经有了啊，而且不只一个品牌有这样的产品，同动性能相当不错，虽然价格贵了点。。。
还有一种通讯方式是控制普通的伺服电机，就是将原来通过脉冲和模拟量的I/O点控制用通讯方式来解决，安川的MP2000就是这样达到同步的，这时控制的算法运算依然在控制器mP2000中进行，只不过驱动器接受控制器位置、速度、加速度的指令的方式改了一下，由于可以即时的接受位置、速度、加速度的值，而不必在接受到脉冲后通过累积和计算得到，所以这样直接获得数值的方式将更有效的缩短定位时间，同动效果相当不错，请问刘兄您所说的方式有无成功经验？能否实现同动带动一根铅笔丝做各种运动呢？
刘兄您说的方案是个好主意，如果能成功将改变很多的东西，譬如运动插补问题吧，插补对定位的响应和精度有很高要求吧？但好象几乎所有的插补应用中，伺服驱动都是工作在位置的脉冲接受方式上，而没采用您所说的通过控制器做位置环、驱动器工作在电流力矩环来实现的吧？诚然插补有固定的直线圆弧算法，但如您的方案可以将位置环从驱动器中解放到控制器中再省略掉速度响应的延迟，这样做启不会将插补做的更好？那又为何还要插补控制器去给每轴发脉冲呢？
现在通过通讯方式解决运动控制问题已经是主流了，欧美在这方面已经走在了日本的前面，欧洲几乎所有大型的生产线的运动控制驱动设备都是直接挂在CAN、PROFIBUS上进行的，只有小型单机才采用传统的控制器对驱动器I/O的模式，而且这种控制方式最大的好处在于控制伺服方便不必受发送接受脉冲的限制，目前插补运动也可以采用总线控制来实现，但要采用高速的总线通讯。安川的mp2000控制电机就是通过10Mbps的MECHATROLINK-Ⅱ总线实现的，只是举个例子，还有好多控制器挂高速总线。
发表于：2005-07-08 10:09:00
27楼
TO：刘兄。
位置环的处理主要是进行脉冲的平滑滤波后进行PID，PID主要就是个比例增益的调节，很少做微分和积分处理的。。。速度环主要是做比例增益和积分处理。。。
那么“控制器位置环的输出直接给电流环做输入，这时控制器上就不只是PID的运算，至少要有速度和加速度前馈。”？
我理解在主通道上是否是“控制器位置环的输出直接给电流环做输入”就是说位置环做完比例增益处理后就直接给电流环？如此简单的主通道？那前馈通道还有“速度前馈”？速度环都被您取消了，速度前馈前给谁？加速度前馈倒该有，电流环就是加速度。。。那加速度前馈（就是电流前馈）为了响应细微变化应该加微分环节吧，微分常数多少合适？加速度前馈的取值也就是采样在哪里取？
发表于：2005-07-09 11:38:00
29楼
“带一根铅笔丝在速度模式下也够了”？话是说出来的，事情可是做出来的。。。刘兄采用何种控制器方案有无实际设备让我们看看开开眼界。。。如果能那么简单实现同动可真的是太好的方案了。。。
“没有速度环，如果位置环只有比例增益，那运行效果还是非常糟糕的。。。。”刘兄说的没错，我也是很诧异，那为何“控制器位置环的输出直接给电流环做输入，这时控制器上就不只是PID的运算，至少要有速度和加速度前馈。”我们大家知道位置环通常只做比例增益调节的，如果您在位置环也做了类似速度环的积分调节的话，那所谓的去掉“速度环的响应延迟”是不是可以理解为挪到位置环来进行了？速度环由于延迟是被您去掉的，但位置环的延迟又增加了，不知道如何做到响应快？还有就是既然速度环都不存在了，何来“速度前馈”呢？即使有那前馈存在，也不该叫速度前馈吧？既然那些前馈的都是给力矩设定的应该叫力矩前馈更科学吧？当然说加速度前馈也可以，但没有加速度环还是叫力矩前馈更容易接受吧，那何来速度前馈？
“。。。速度和加速度参与控制，效果会明显改善。。。”速度如何参与控制？信号采样来自哪里？速度环由于延迟的问题被您取消了，加入速度控制是否您有恢复速度环的意愿？
“在理想状态下，只有改变物体运动状态才需要力的作用，也就是说，力与速度无关，只与加速度有关，而实际情况中，摩擦之类的阻力总是存在的，保持速度，也是要有力矩输出的。”这是中学物理就学过的知识了，感谢刘兄帮我们复习了一遍。。。
望刘兄能将您的这方案的输入到输出传递函数或控制框图写给我们，也好让我们学习，小弟先行谢过了。。。
发表于：2005-07-09 14:01:00
30楼
致凡夫俗子：
位置环通常只做比例调节，没错，正如驱动器通常运算能力不强。这样说您能否理解？
省掉位置环，但实际的“工作量”则不可能完全省掉，我的前提就是不依赖驱动器的运算能力，将工作放到上位控制器上。
速度前馈和加速度前馈，在这种情况下，本质上确实都是“力矩前馈”没有错。但是，把它们分离为两个参数，可以使计算相对简单。基本上控制器的输出，是正比于加速度的部分、正比于速度的部分和位置偏差的计算结果这三部分的叠加。速度、加速度不是采样得到的，而是控制器通过轨迹规划得到的，不需要独立的速度采样（如果有速度采样、纠偏，就真的是把整个速度环挪到控制器上了，意义不大）。
至于框图，应该任何一种美国运动控制卡的介绍或者手册中都能找到。
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