龙门双驱或多驱系统的同步控制的解决方案(2)-专业自动化论坛-中国工控网论坛

龙门双驱或多驱系统的同步控制的解决方案(2) 点击：5626 | 回复：16

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发表于：2011-04-24 19:11:40

楼主

大多数大跨度或低刚性的龙门双驱结构都采用基于位置误差的交叉解耦的方法实现同步。而由于位置环与速度环的高刚性使得交叉解耦的刚性不能太强，否则极容易产生震荡，或者可以说基于位置误差的交叉解耦参数非常难调，经常会出现牵一发而动全身的漫长的参数迭代调整过程。

由于运动控制系统对于力的敏感性最差的原理，如果能够有效地实现基于力或加速度的交叉解耦，则由于力的交叉解耦而对系统稳定性造成的影响就变得最小，从而通过力交叉解耦控制的龙门双驱系统的稳定性大大提高。如果我们将大跨度横梁看成是一个两端约束的简支梁的话，由于两端位置的不同步而导致的刚体应力以及简支梁自身的弹性模态而产生的对于两端电机的力扰动则可以等效于龙门双驱系统的共模力，而由于两侧电机的不对称性而产生的力扰动则可以看作是龙门双驱系统的差模力。解决共模力与差模力的方法就成为解决龙门双驱系统的根本途径。

解决共模力的方法是力交叉解耦，而解决差模力的方法是各台电机自身的位置环、速度环乃至加速度环，以及位置误差的交叉解耦。因此对于机械对称性良好的大跨度龙门系统而言，同步误差的主要来源是共模力而非差模力，因此解决此类型的龙门双驱同步问题的最佳手段是力的交叉解耦。对于机械结构对称性不太好的大跨度龙门双驱系统而言，力交叉和位置误差交叉解耦就必须同时使用。只采用力交叉解耦的系统较采用位置误差交叉解耦的系统而言，参数调节极其简单，即仅调节好两边电机自身PID后直接开启力交叉解耦方式即可，无需反复迭代参数调试。然而基于位置误差交叉解耦的系统，由于位置环和速度环的刚性较大，交叉后的参数调节极其不容易，需要反复迭代调试。

对于基于位置误差的交叉解耦，由于已被各个厂家普遍使用，这里就不作介绍了。然而如何有效地实现共模力的交叉解耦是解决大跨度龙门双驱系统的一个有效手段。泰道中国研制的电子惯量算法可以有效而简易地实现共模力的交叉解耦控制，从而使得绝大多数的大跨度龙门双驱系统的参数调整变得异常简单。由于大多数大跨度龙门双驱系统的横梁刚性较低，由此产生的系统柔性模态力使得传统基于刚体力学的共模力估计方法变得无效，基于电子惯量算法的共模力预估算法恰恰解决了这一问题。具体应用方法请联系北京泰道。

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jamesyoung77

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发表于：2011-04-24 21:27:34

1楼

顶一下。

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波恩

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发表于：2011-04-25 08:46:21

2楼

“电子惯量算法”是何东东，当年托普在央视黄金时段打广告的M++ Builder有谁用过吗？

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刘岩利

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发表于：2011-04-25 18:15:25

3楼

回复内容：
对：波恩关于“电子惯量算法”是何东东，当年托普在央视黄金时段打广告的M++ Builder有谁用过吗？内容的回复：

以前在现场调整过几次负载惯量不对的系统。用的日本伺服，速度模式，即使把惯量比写到参数允许的最大值，也明显偏小。这种情况下，PID都比较小，着重速度前馈和加速度前馈，系统勉强可控吧。不知道泰道有什么好的方案。

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liulzlz_gongkong

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发表于：2011-04-26 13:19:39

4楼

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liulzlz_gongkong

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发表于：2011-04-26 13:50:26

5楼

对于惯量严重不匹配的系统，由于负载惯量远大于驱动器基于刚体模型所能允许的最大惯量，从而使电机与负载之间的连接系统的刚性问题突现出来，即整个系统将不再可以认为是刚体对象了。在这种情况下，使用PID将无法达到以往基于刚体模型时的控制效果，除非PID增益很小，即系统的闭环刚性很低，低于或远低于由于惯量严重不匹配而导致的系统第一共振频率。在这种情况下，只采用电机侧闭环的效果略好一点，而采用双反馈时，由于反馈与驱动点位置不一直，系统地稳定性将更加难以保证。解决弹性力学模型的控制方法一般包括以下几种： 1、如果系统的第一共振频率远大于系统要求的闭环带宽（一般为系统闭环带宽的3倍以上），基于闭环的陷波器最为有效。 2、如果系统的第一共振频率接近系统要求的闭环带宽（一般为系统带宽的50%到3倍)，采用基于指令的前置陷波器最为有效。 3、当系统的惯量严重不匹配时，系统的第一共振频率小于或远小于系统要求的闭环带宽(小于系统要求带宽的50%），则有必要采用基于泰道电子惯量的控制算法。当然，采用基于指令的前置陷波器方法有的情况下也可可以达到一定的效果。然而对于诸如大惯量机械手，或大惯量收放卷控制，由于系统的惯量是动态变化的，因此采用基于指令的前置陷波器很难达到满意的效果，此时，建议使用电子惯量算法。对于所有使用泰道Turbo PMAC1/2的用户，该算法可以免费使用。

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stone87439312