Serwomechanizmy sterowanie

Podobne dokumenty
Badanie kaskadowego układu regulacji na przykładzie serwomechanizmu

Wpływ tarcia na serwomechanizmy

Rozszerzony konspekt preskryptu do przedmiotu Sterowanie napędów i serwonapędów elektrycznych

Serwomechanizm - zamknięty układ sterowania przemieszczeniem, o strukturze typowego układu regulacji. Wartość wzorcowa porównywana jest z

Automatyka i Regulacja Automatyczna Laboratorium Zagadnienia Seria II

d J m m dt model maszyny prądu stałego

Rys.1. Zasada eliminacji drgań. Odpowiedź impulsowa obiektu na obiektu impuls A1 (niebieska), A2 (czerwona) i ich sumę (czarna ze znacznikiem).

Inteligentnych Systemów Sterowania

NAPĘD PRĄDU STAŁEGO ZESTAW MATERIAŁÓW POMOCNICZYCH

UKŁAD AUTOMATYCZNEJ REGULACJI SILNIKA SZEREGOWEGO PRĄDU STAŁEGO KONFIGUROWANY GRAFICZNIE

Rys.14 Schemat funkcjonalny układu RDC.

Bezczujnikowe sterowanie SPMSM

Eliminacja drgań w układach o słabym tłumieniu przy zastosowaniu filtru wejściowego (Input Shaping Filter)

Silnik indukcyjny - historia

Napęd elektryczny. Główną funkcją jest sterowane przetwarzanie energii elektrycznej na mechaniczną i odwrotnie

Sterowane adaptacyjne maszyn wieloosiowych z wykorzystaniem. Marcin Paprocki

1. POJĘCIA PODSTAWOWE I RODZAJE UKŁADÓW AUTOMATYKI

NAPĘD BEZCZUJNIKOWY Z SILNIKIEM SYNCHRONICZNYM O MAGNESACH TRWAŁYCH

Regulatory o działaniu ciągłym P, I, PI, PD, PID

Sterowanie w programie ADAMS regulator PID. Przemysław Sperzyński

Wykaz ważniejszych oznaczeń Podstawowe informacje o napędzie z silnikami bezszczotkowymi... 13

WPŁYW TĘTNIEŃ MOMENTU WYTWARZANEGO PRZEZ SILNIK SYNCHRONICZNY O MAGNESACH TRWAŁYCH NA DOKŁADNOŚĆ PRACY NAPĘDU BEZPOŚREDNIEGO

SPIS TREŚCI PRZEDMOWA WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ 1. PODSTAWOWE INFORMACJE O NAPĘDZIE Z SILNIKAMI BEZSZCZOTKOWYMI 1.1. Zasada działania i

Katedra Automatyzacji

Od prostego pozycjonowania po synchronizację. Rozwiązania Sterowania Ruchem. Napędy Elektryczne i Sterowania

UKŁAD HAMOWANIA ELEKTRYCZNEGO DO BADANIA NAPĘDÓW

Sterowanie napędów maszyn i robotów

Automatyka i sterowania

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia VI Dobór nastaw regulatora typu PID metodą Zieglera-Nicholsa.

1. Regulatory ciągłe liniowe.

STEROWANIE PRACĄ SYNCHRONICZNĄ NAPĘDÓW WIELOSILNIKOWYCH PRZY ZASTOSOWANIU STEROWNIKÓW PROGRAMOWALNYCH PLC

Moduł sterownika PID serwosilnika prądu stałego. DCS02.

Regulator PID w sterownikach programowalnych GE Fanuc

SIMATIC S Regulator PID w sterowaniu procesami. dr inż. Damian Cetnarowicz. Plan wykładu. I n t e l i g e n t n e s y s t e m y z e

PRZED PRZYSTĄPIENIEM DO ZAJĘĆ PROSZĘ O BARDZO DOKŁADNE

Symulacja działania sterownika dla robota dwuosiowego typu SCARA w środowisku Matlab/Simulink.

Obiekt. Obiekt sterowania obiekt, który realizuje proces (zaplanowany).

REDUKCJA ZJAWISKA CHATTERINGU W ALGORYTMIE SMC W STEROWANIU SERWOMECHANIZMÓW ELEKTROHYDRAULICZNYCH

Spis treści. Dzień 1. I Wprowadzenie (wersja 1506) II Elementy systemu S120 (wersja 1506) III Uruchomienie w trybie offline (wersja 1506)

Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów

Regulator PID w sterownikach programowalnych GE Fanuc

Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów

ADAPTACYJNE STEROWANIE SILNIKIEM SYNCHRONICZNYM O MAGNESACH TRWAŁYCH

9. Napęd elektryczny test

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

Serwonapędy w automatyce i robotyce

PL B1. Sposób regulacji prądu silnika asynchronicznego w układzie bez czujnika prędkości obrotowej. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL

Spis treści. Dzień 1. I Wprowadzenie (wersja 1510) II Elementy systemu S120 (wersja 1510) III Uruchomienie w trybie offline (wersja 1510)

Problemy optymalizacji układów napędowych w automatyce i robotyce

Napędy elektromechaniczne urządzeń precyzyjnych - projektowanie. Ćwiczenie 3 Dobór mikrosilnika prądu stałego do układu pozycjonującego

ANALIZA PRACY SILNIKA SYNCHRONICZNEGO Z MAGNESAMI TRWAŁYMI W WARUNKACH ZAPADU NAPIĘCIA

Układy sterowania: a) otwarty, b) zamknięty w układzie zamkniętym, czyli w układzie z ujemnym sprzężeniem zwrotnym (układzie regulacji automatycznej)

Część 5. Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania

Napęd pojęcia podstawowe

WPŁYW ALGORYTMU STEROWANIA PRZEKSZTAŁTNIKA NA WŁAŚCIWOŚCI NAPĘDU Z SILNIKIEM BEZSZCZOTKOWYM

Sterowanie układem zawieszenia magnetycznego

Laboratorium z Napęd Robotów

PRZED PRZYSTĄPIENIEM DO ZAJĘĆ PROSZĘ O BARDZO DOKŁADNE

PL B1. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL BUP 20/10. JAROSŁAW GUZIŃSKI, Gdańsk, PL WUP 05/15. rzecz. pat.

Sterowanie bezczujnikowe PMSM z użyciem modelu odniesienia

Laboratorium Maszyny CNC. Nr 3

Regulacja prędkości posuwu belki na prowadnicach pionowych przy wykorzystaniu sterownika Versa Max

Zastosowanie pompy hydraulicznej i koła zamachowego do wyznaczania charakterystyk silników elektrycznych

Prowadzący(a) Grupa Zespół data ćwiczenia Lp. Nazwisko i imię Ocena LABORATORIUM 4. PODSTAW 5. AUTOMATYKI

REGULATORY W UKŁADACH REGULACJI AUTOMATYCZNEJ

Silnik prądu stałego (NI Elvis 2) Dobieranie nastaw regulatorów P, PI, PID. Filtr przeciwnasyceniowy Anti-windup.

Spis treści. Dzień 1. I Elementy układu automatycznej regulacji (wersja 1109) II Rodzaje regulatorów i struktur regulacji (wersja 1109)

Wostatnich latach dynamicznie

Regulator P (proporcjonalny)

Laboratorium Automatyki Napędu Elektrycznego. Badanie układu sterowania serwonapędu z nieliniowym modelem obciążenia.

DEMERO Automation Systems

Sterowanie mechanizmów wieloczłonowych

Podstawy inżynierii sterowania Ćwiczenia laboratoryjne

POMIAR PRĄDÓW FAZOWYCH SILNIKA Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

Badanie układu regulacji prędkości obrotowej silnika DC

PORÓWNANIE WYBRANYCH REGULATORÓW PRĄDU W UKŁADZIE STEROWANIA SILNIKIEM SYNCHRONICZNYM ZE WZBUDZENIEM OD MAGNESÓW TRWAŁYCH

STEROWANIE MASZYN I URZĄDZEŃ I. Laboratorium. 8. Układy ciągłe. Regulator PID

Implementacja rozmytych systemów wnioskujących w zdaniach regulacji

DEMERO Automation Systems

Automatyka i robotyka

Artykuł został wydrukowany Technice Zagranicznej Maszyny Technologie Materiały w numerze 02/2006 poświęconym rozwiązaniom firmy SIEMENS

PL B1. Sposób i układ tłumienia oscylacji filtra wejściowego w napędach z przekształtnikami impulsowymi lub falownikami napięcia

Zasady doboru mikrosilników prądu stałego

ANALIZA PRACY SILNIKA ASYNCHRONICZNEGO W ASPEKCIE STEROWANIA WEKTOROWEGO

Prototypowanie sterownika dla robota 2DOF

Część 6. Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania. Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, zima 2011/12

Zastosowanie silników krokowych jako napęd robota mobilnego

PROJEKTOWANIE MECHATRONICZNE UKŁADY NAPĘDOWE OBRABIAREK

Karta (sylabus) przedmiotu

4. Właściwości eksploatacyjne układów regulacji Wprowadzenie. Hs () Ys () Ws () Es () Go () s. Vs ()

Ćwiczenie EA11. Bezszczotkowy silnik prądu stałego

Realizacje regulatorów PID w sterownikach PLC Siemens S7-1200

Programowanie i uruchamianie serwo-kontrolera w napędowym układzie wykonawczym z silnikiem skokowym. Przebieg ćwiczenia

Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej

Zespół Dydaktyczno-Naukowy Napędów i Sterowania Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich P.W. Laboratorium Układów Napędowych ĆWICZENIE 3

Silniki skokowe - cz. 1: budowa i zasada działania

WYKORZYSTANIE PROCESORA SYGNAŁOWEGO DO STEROWANIA SILNIKIEM Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

Wysokowydajne falowniki wektorowe Micno KE300.

Badanie wpływu zakłóceń sygnałów wejściowych regulatorów typu PI w układzie sterowania polowo-zorientowanego z silnikiem indukcyjnym

Podstawy Automatyki. Wykład 6 - Miejsce i rola regulatora w układzie regulacji. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Transkrypt:

Serwomechanizmy sterowanie

Tryby pracy serwonapędu: - point-to-point, - śledzenie trajektorii (często znanej), - regulacja prędkości. Wymagania: - odpowiedź aperiodyczna, - możliwość ograniczania przyspieszenia i zrywu, - zerowy uchyb ustalony, - niewrażliwy na zmiany parametrów i momentu obciążenia

Głównym celem w sterowaniu point-to-point jest wykonanie zadanego ruchu jak najszybciej i przeważnie bez przeregulowania. W aplikacjach śledzenia trajektorii, szczególnie w aplikacjach wieloosiowych ważne jest aby człon wykonawczy był blisko trajektorii zadanej na całej długości. W aplikacjach z regulacją prędkości położenie często nie jest kontrolowane a ruch odbywa się ze stałą prędkością. W aplikacjach takich najważniejsze jest zminimalizowanie wpływu zakłóceń. Dwa pierwsze zadania: point-to-point i śledzenie trajektorii wymagają sterowania położeniem.

Struktura układu regulacji serwonapędu Silnik napędowy d/dt Kaskadowa struktura układu regulacji: RI regulator prądu, R regulator prędkości obrotowej, R regulator położenia. Dla uzyskania zerowego uchybu ustalonego (w odpowiedzi na skok) jeden z regulatorów prędkości lub położenia musi mieć człon całkujący. W realizacjach przemysłowych z enkoderem, mierzone jest położenie kątowe a prędkość jest wyliczana (jako pochodna) Serwonapedy przemysłowe są wyposażone w powyżej przedstawiony układ regulacji położenia wału silnika, z enkoderem umieszczonym na wale maszyny. Algorytm sterowania jest zaimplementowany w sterowniku napędu, czyli w przekształtniku. W przypadku konieczności sterowania położeniem obiektu zewnętrznego, serwomechanizm pracuje przeważnie w trybie regulacji prędkości a zewnętrzna pętla regulacji położenia jest realizowana przez zewnętrzny sterownik, np. PLC z odpowiednim wejściem enkoderowym.

Model układu regulacji serwonapędu zrealizowany w Matlabie (sterowanie wektorowe) Regulacja strumienia Model silnika PMSM e u U_d U_A A_ref A_PWM U_a w w_m Nr i_sd_ref RI (PI) U_q U_B B_ref B_PWM U_b T_e Gain e u Rteta (P) e u Rw (PID) e RI2 (PI) u w_e U_C U: (d,q) --> (A,B,C) C_ref C_PWM SV PWM T_L U_c T_L PMSM I_a I_b I_c I_A I_B I_C w_e I_d I_q 1 s Integrator q w_e I_sd Constant3 I: (A,B,C) --> (d,q) i_sq i_sd d I_sq Blok odsprzegajacy w_e w_m teta teta_ref 6*pi Regulacja położenia, (prędkości i prądu) PMSM silnik synchroniczny z magnesami trwałymi (z ang. Permanent Magnet Synchronous Motor)

i s q [A] w [rad/s] Regulator prędkości typu PID (z antiwind-up) u/ti1 1 s Fcn Integrator 1 e u*kp1 Fcn2 du/dt Derivative u*td1 Fcn1 Saturation 1 u 12 Przebiegi predkosci 1 8 w ref w 6 4 2 Przebieg pradu w osi poprzecznej (q) 3-2 2 4 6 8 1 12 2 I sq ref I sq 1 w realizacjach przemysłowych regulator prędkości jest typu PI -1-2 -3 2 4 6 8 1 12

i s q [A] w [rad/s] teta [rad] 7 6 5 Regulator położenia typu P z ograniczeniem prędkości silnika (na wyjściu) Polozenie katowe walu silnika teta 1 u*kp2 ref teta e Fcn2 Saturation Rate Limiter 1 u 4 3 2 1 5 1 15 2 25 3 4 3 Przebiegi predkosci Skutek ograniczenia momentu, czyli przyspieszenia Ograniczenie prądu, czyli momentu 2 1 w ref w -1 3 Przebieg pradu w osi poprzecznej (q) -2 Ograniczenie prędkości zadanej 2-3 1-4 5 1 15 2 25 3 I sq ref I sq -1 Wierne odtwarzanie prądu zadanego, bez przeregulowania -2-3 5 1 15 2 25 3

testy q ref [rad ] 7p 6p,2 13 t [ms]

q [rad] Regulacja położenia - wpływ momentu obciążenia 25 Regulacja wychylenia katowego q 2 15 q z obc q bez obc q ref 1 5 5 1 15 2

q [rad] Regulacja położenia -zmiana rezystancji maszyny o 5%, bez obciążenia 25 Regulacja wychylenia katowego q 2 15 q +5%R s q -5%R s q ref 1 5 5 1 15 2

q [rad] Regulacja położenia -zmiana rezystancji maszyny o 5%, z obciążeniem 25 Regulacja wychylenia katowego q 2 15 q +5%R s q -5%R s q ref 1 5 5 1 15 2

q [rad] Regulacja położenia - zmiana momentu bezwładności o 2% 25 Regulacja wychylenia katowego q 2 15 q +2% J q -2% J q ref 1 5 5 1 15 2 25 3

Struktury układu regulacji serwonapędu stosowane w aplikacjach przemysłowych: 1. P/PI regulator położenia P, prędkości PI, 2. PI/P regulator położenia PI, prędkości P, 3. PID Regulator położenia PID, bez regulatora prędkości, 4. dodatkowy generator trajektorii typu FF, 5. kompensacja wpływu tarcia i sił potencjalnych

Struktura P/PI Sprzężenia w przód Generator trajektorii: na podstawie trajektorii zadanego położenia wyliczane są zadane trajektorie prędkości i przyspieszenia (momentu, prądu) i wprowadzane są (z odpowiednimi wzmocnieniami) do układu regulacji W niektórych aplikacjach do węzła regulacji momentu (prądu) wprowadzane są dodatkowe sygnały kompensujące wpływ tarcia i sił potencjalnych

Regulacja prędkości

Porównanie regulacji z i bez Feed-Forward

Porównanie P/PI, PI/P, PID Z porównania wynika, że przy odpowiednim doborze nastaw regulatorów struktury są równoważne.