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发一个新帖,谈谈运动控制中编码器定位精度的问题。 点击:16104 | 回复:200



通讯网-原创军团

    
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发表于:2012-12-27 21:49:55
楼主

发一个新帖,谈谈运动控制中编码器定位精度的问题。

   以前帖子里谈了一些,想一想,又到过节了,可以把这个东西作为新题目单独提出来讲一讲。。。如图。。。。运动控制,都需要把给定值与编码器反馈值求差,然后根据误差大小,反过来调整电机,使之到达准确位置。。。

 




玻璃的心

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发表于:2012-12-27 22:01:58
1楼
非常不错的技术型帖子!

王道火山--纵横军团

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2楼
此贴必火,占楼分享!         

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3楼
支持魏老师!!!!!下水道占据!

LG490634977

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发表于:2012-12-27 23:47:39
4楼

这就是伺服电机(通过编码器反馈)与伺服驱动器形成的闭环控制了

江湖混混-余 辉

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发表于:2012-12-28 00:34:44
5楼
引用 玻璃的心 的回复内容:非常不错的技术型帖子!



饭桶一号

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发表于:2012-12-28 10:35:44
6楼
直接根据平台或者物体的位置来调整啊,这样更精准

通讯网-原创军团

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7楼

先说一下楼顶图中的A,B两个单元。。。

A,B两个单元,分别由48位,3个word字长组成。。。。写成16进制-----FFFF FFFF FFFFH。。

其中,最高四位是圈数,中间四位是粗位,最后四位是精位。。。。。

 

这三个word字长,适用于所有的编码器。。。。。也就是说,所有的编码器的数据,反馈到这个单元内,都吻合成为这个单元形式的数据,用来参与控制计算。。。。。 

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8楼

先复习一下编码器。。。

这个大家都熟悉,图一是普通的增量式编码器,可以根据,A高B低,A高B高,A低B高,A低B低。。。四倍频。。。。。

图二是sincos(正余弦)编码器,同样也可以根据,A高B低,A高B高,A低B高,A低B低。。。四倍频。。。。。再与增量式编码器同样四倍频后,正余弦编码器还可以根据H的高度来进一步细分。。。

 

     其中,4倍频的数据,记录在粗位。。。。细分的数据记录在精位。。。。

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发表于:2012-12-28 11:44:52
9楼

记录的数据是-----前对齐-----的。。。。转一周都记录ffffH,比如,增量型编码器1024线,四倍频4096.。。。。那么,计数单元里面的数字,变化为(最前面转速单元先忽略):0000H0000H,0010H0000H,0020H0000H,0030H0000H,0040H0000H,0050H0000H,0060H0000H,.。。。。。。。。FFF0H0000H,

 

可以看到,当使用1024线编码器时,只有前面3位中的数据在变化,。。。类似为小数点后面三位的精度。。。因为FFFH=4095。所以只要前三位数就足够了。。。

 

 从而可以看出,系统的精度,完全依赖于编码器的精度,A单元,是给定数据,你可以随意给定位置,比如你可以给定12345678H,但是,如果使用上面的1024线的编码器,编码器所能反馈的最精确的位置只能是:12300000H,或者12400000H,这就是设备理论上所能达到的最精确的位置,再也精确不了了。。。。

    由此可以得出结论,理论上一个控制系统,在其它控制功能完全不变的情况下,只要提高了编码器的反馈精度,整个系统的精度,就会增加。


这样,任何编码器的反馈数据,都可以整合到这个单元里面。供控制系统使用。。这样,就把控制系统和反馈系统分开,各自开发各自的,各自开发精度提高后,总的精度也就提高了。而不用针对新的编码器重新编制程序。。

zhxl198808——工控人生

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发表于:2012-12-28 12:29:01
10楼
支持,占楼学习!!!!!!!!

MOULDING5

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11楼
引用 饭桶一号 的回复内容: 直接根据平台或者物体的位置来调整啊,这样更精准

那就要用光栅尺之类的反馈元件了。

运动控制有非常经典的理论和数学模型,比如说比例积分、前馈、微分之类的,我十几年前的课本里就说这些东西,在这里讨论这个不如回去看看课本。


通讯网-原创军团

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发表于:2012-12-28 22:52:20
12楼
回复内容:
对:MOULDING5关于 引用 饭桶一号 的回复内容: 直接根据平台或者物体的位置来调整啊,这样更精准 那就要用光栅尺之类的反馈元件了。运动控制有非常经典的理论和数学模型,比如说比例积分、前馈、微分之类的,我十几年前的课本里就说这些东西,在这里讨论这个不如回去看看课本。 内容的回复:

你这就不懂了。。。。呵呵呵。。。。要是课本上讲到这个,还用在这里啰嗦么??呵呵

jiaoanpeng——王者之师

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发表于:2012-12-28 23:07:31
13楼

这个系统就如同偶厂使用最广泛的PID控制器相似,从偶工作中看一个PID控制系统中,精度最差的不是传感测量这部分而是执行这一块,控制器精度可以做的很高,反馈变松精度也很好,但这个执行就很难说了因为其是与工艺负荷连接最密封的部分,即小能量的信号精度我们现在做的可以,但大能量的负荷控制我们做的不好。

楼主介绍的伺服电机控制系统,偶也是这样认为,控制器精度很高,编码器精度也可以,因此这个系统最精度最差的就是执行这一块,所以偶感觉提高编码器精度虽然能够提高伺服电机的精度可是不如提高执行器的精度效果好。当然但从控制器这一块看信号变松反馈的精度比不如控制器精度高。

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发表于:2012-12-29 08:11:36
14楼
回复内容:
对:jiaoanpeng——王者之师关于这个系统就如同偶厂使用最广泛的PID控制器相似,从偶工作中看一个PID控制系统中,精度最差的不是传感测量这部分而是执行这一块,控制器精度可以做的很高,反馈变松精度也很好,但这个执行就很难说了因为其是与工艺负荷连接最密封的部分,即小能量的信号精度我们现在做的可以,但大能量的负荷控制我们做的不好。楼主介绍的伺服电机控制系统,偶也是这样认为,控制器精度很高,编码器精度也可以,因此这个系统最精度最差的就是执行这一块,所以偶感觉提高编码器精度虽然能够提高伺服电机的精度可是不如提高执行器的精度效果好。当然但从控制器这一块看信号变松反馈的精度比不如控制器精度高。内容的回复:


你没看懂我在说什么。。。

ShowMotion

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发表于:2012-12-29 09:18:02
15楼

编码器的归一化处理确实提高了系统对编码器的兼容性,国内很多厂家已经实现了楼主的想法。

笨鳥慢飛

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发表于:2012-12-29 10:29:48
16楼

通訊網 你這個題目訂的有點問題 你的圖也有問題 運動控制器應該是smart Driver   A跟 B 應該都是編碼器的接口

另外編碼器沒定位精度的問題只有重複性的要求

若拿CT的系統架構來談運動控制與編碼器的關係 那與大多數人的習慣是不同的

 

通讯网-原创军团

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发表于:2012-12-29 11:10:14
17楼
引用 笨鳥慢飛 的回复内容: 通訊網 你這個題目訂的有點問題 你的圖也有問題 運動控制器應該是smart Driver   A跟 B 應該都是編碼器的接口另外編碼器沒定位精度的問題只有重複性的要求若拿CT的系統架構來談運動控制與編碼器的關係 那與大多數人的習慣是不同的 

我画这个图时,我也想是写个变频器,还是写个控制器。。。后来想,写个控制器吧。。。主要想说明的意思就是,各种编码器,包括增量式,sincos式,绝对位置式,甚至是多圈式编码器,数据反馈到运动控制器内部的数据格式,到底是什么样的。。。。因为,不专门干这个的一般不会接触到,比如,安川变频器,接一块编码器卡,PG-X3,使用者只是按照要求,设置一下参数,但是,编码器数据进变频器里以后,变频器如何使用它进行运算,它是一个什么样的数据格式。。是16位的,还是8位的。我想说明的就是这个意思,这个不涉及机械方面的精度,假设机械方面是理想化的。

 

这个未必只是CT的架构,这个估计是一种标准架构,我觉得这种架构很科学。。。这种架构,可以把运控开发和编码器开发分开来,各干各的。。。。运控做好了,不管编码器什么规格,什么型号,拿来就可以用,而不必修改控制程序,而且,只要编码器分辨率足够,运控的精度也就会足够。。。


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发表于:2012-12-29 13:08:20
18楼

回复内容:
对:jiaoanpeng——王者之师关于这个系统就如同偶厂使用最广泛的PID控制器相似,从偶工作中看一个PID控制系统中,精度最差的不是传感测量这部分而是执行这一块,控制器精度可以做的很高,反馈变松精度也很好,但这个执行就很难说了因为其是与工艺负荷连接最密封的部分,即小能量的信号精度我们现在做的可以,但大能量的负荷控制我们做的不好。楼主介绍的伺服电机控制系统,偶也是这样认为,控制器精度很高,编码器精度也可以,因此这个系统最精度最差的就是执行这一块,所以偶感觉提高编码器精度虽然能够提高伺服电机的精度可是不如提高执行器的精度效果好。当然但从控制器这一块看信号变松反馈的精度比不如控制器精度高。内容的回复:


有些道理!

所以有的驱动器或上位系统里都有齿轮间隙补偿等功能和参数,但是改进执行机构的精度是很难的,并且执行机构存在磨损等,运行段时间后都需要校正。

从精度上来讲,电气控制精度都满足了,目前的短板还是在执行等机械机构上。

这个问题在数控机床上表现的很突出,高精度的数控机床国内做不了,电气上有原因,但主要还是机械结构、刀具等做不了。


 

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发表于:2012-12-29 13:37:39
19楼

http://www.tudou.com/programs/view/1Y70LVe8tag/

http://www.tudou.com/programs/view/vGozGEwhZJ8/

德国DMG数控机床的视频, 用的是西门子的数控系统

记得有人已经发过了!

 

简单的运动控制,如飞剪等在驱动器上可以实现,复杂的运动控制还是要靠上位系统,驱动器只能实现一些简单的东西。

我记得一些多轴同步、电子凸轮等的应用,在西门子的产品中是simotion 系列实现的。

至于多轴联动、插补等复杂的运动控制,是有SINUMERIK数控系统实现的。

刘志斌

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发表于:2012-12-29 15:01:42
20楼

1、楼主介绍的这个系统,是一个工艺上有针对性的、有确定控制方式的专门运动控制系统;

2、所以系统的周指令脉冲数65536不是用户决定的,而是产品设计时就确定下来的,这样这个系统对电机角位移的检测分辨率的要求就是360°/65536,这是设备工作时,能完成各种控制的基本要求而定的;

 


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