Jump to content

    

управление двигателем с инерционной нагрузкой

Всем привет.

Мне надо управлять тележкой. (на колоесах БЛДС.)

в управлении имею простой ПИ регулятор по скорости. 

сталкиваюсь с тем что его настройки на нормальный/быстрый старт/торможение хороши только для одной постоянной массы. если я нагружаю телегу, то динамика плывет. На легких массах * малых скоростях возникает перегуляция, а на тяжелых - он медленно тормозит.

Как дополнить управление, чтобы она приспосабливалась к инерции?

Я могу допустить медленный разгон, но мне нужна быстрая реакция торможения - быстрое снижение скорости к заданной. И полагаю ПИДом  быстрого торможения недостичь, нужно предсказывать требуемое воздействие с учетом массы.

 

Edited by AlexRayne
поправил смысл задачи

Share this post


Link to post
Share on other sites

А вес чем то измеряете или нет? В расчет инерциальной массы это должно входить.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Попробуйте без И составляющей для начала. Простой жесткий почти релейный регулятор из одного П слагаемого. Если и с ним будет раскачиваться и перерегулироваться, то ищите задержки в системе. Если будет хорошо но не устраивает релейная работа и статическая ошибка регулирования, то смотрите на способы ограничения влияния интегральной составляющей или другой регулятор.

Share this post


Link to post
Share on other sites

На бумаге Вы можете останавливать сколь угодно большую массу за сколь же угодно малое время...

Share this post


Link to post
Share on other sites

После ПИД регулятора скорости должен быть ПИД момента.

Иначе линейности регулятора скорости достичь практически невозможно.

Потом определяете необходимый максимальный момент на валу двигателя и максимальный момент инерции приведенный к валу двигателя.

Настраиваете первым контур момента исходя из полученных моментов. Потом контур скорости.

Задаете максимально допустимую скорость и ускорение.

Далее на вход контура скорости ставите РАМП генератор который будет нормировать разгонно-тормозную характеристику.

Это самый короткий путь к реализации.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Как написали выше, нужно вводить регулятор тока, т.к. выходом регулятора скорости является задание тока(эквивалентное моменту). Достаточно будет ПИ регулятора. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

ПИ - не годится тут, да и нигде. ПИД же работает замечательно, и используется в 99% решений контроля скорости. Собственно, вам надо понять, что все три параметра значат, и настроить их. Конкретно И решает вопрос инерции. Соответсвенно его нужно увеличивать, если не хватает скорости реакции на неё. Это, конечно, если проблема не в недостаточной скорости опроса-отклика.

Edited by rkit

Share this post


Link to post
Share on other sites

Такие темы возникают не реже одного раза в год. 

Господа, ищите на форуме... И обрящете... Тут было много таких велосипедов.

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 часов назад, amaora сказал:

Попробуйте без И составляющей для начала. Простой жесткий почти релейный регулятор из одного П слагаемого. Если и с ним будет раскачиваться и перерегулироваться, то ищите задержки в системе. Если будет хорошо но не устраивает релейная работа и статическая ошибка регулирования, то смотрите на способы ограничения влияния интегральной составляющей или другой регулятор.

Уже пробовал. При незначительном изменении скорости, ошибка скоростинезначительна, и в результате он просто чуть уменьшает усилие. торможение происходит за счет трения колеса, а это при приличной массе мееедленно.

17 часов назад, Aner сказал:

А вес чем то измеряете или нет? В расчет инерциальной массы это должно входить.

не конечно. нечем мне его измерить.

1 час назад, Tanya сказал:

Господа, ищите на форуме... И обрящете... Тут было много таких велосипедов.

Ключевые слова - что искать?

8 часов назад, Impartial сказал:

После ПИД регулятора скорости должен быть ПИД момента.

Иначе линейности регулятора скорости достичь практически невозможно.

Потом определяете необходимый максимальный момент на валу двигателя и максимальный момент инерции приведенный к валу двигателя.

Настраиваете первым контур момента исходя из полученных моментов. Потом контур скорости.

Задаете максимально допустимую скорость и ускорение.

Далее на вход контура скорости ставите РАМП генератор который будет нормировать разгонно-тормозную характеристику.

Это самый короткий путь к реализации.

Это решение уже сделано: ФОК контролирует момент. ПИД скорости выставляет заданную скорость. не хватает динамики всего этого хозяйства. измерение скорости занимает 20мс (без фильтрации/сглаживания, с этим хозяйством больше). хочется иметь возможность предсказывания требуемого усилия, а не ослеживания обратных связей.

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 часа назад, rkit сказал:

ПИ - не годится тут, да и нигде. ПИД же работает замечательно, и используется в 99% решений контроля скорости. Собственно, вам надо понять, что все три параметра значат, и настроить их. Конкретно И решает вопрос инерции. Соответсвенно его нужно увеличивать, если не хватает скорости реакции на неё. Это, конечно, если проблема не в недостаточной скорости опроса-отклика.

 

Увеличивая И я увеличиваю инерционность контура управления. В результате вместо быстроты реакции я получаю только замедление. Инерционность ПИДа приводит к к автоколебаниям на инерционной системе - он не может установиться , тем более на малых скоростях (на большой скорости его еще както хватает, ибо частота измерений больше). Попытка демпфировать колебания И увеличением Д приводит к появлению шумов приличных, прям ухом слышно. не может Д стабилизировать И.

Ради динамики наоборот отказались от И, и работали раньше только на П усилении - погрешность установки скорости была менее важна чем скорость реакции.

С небольшим И динамика страдает несильно, но и ее надостаточно.

Edited by AlexRayne

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 minutes ago, AlexRayne said:

Это решение уже сделано: ФОК контролирует момент. ПИД скорости выставляет заданную скорость. не хватает динамики всего этого хозяйства. измерение скорости занимает 20мс (без фильтрации/сглаживания, с этим хозяйством больше). хочется иметь возможность предсказывания требуемого усилия, а не ослеживания обратных связей.

Тут вы и уперлись в свой псевдо FOC с датчиками из холлов. 
Из-за дискретности этих датчиков  у вас в контуре тока очень большая интегральная составляющая.
По сути FOC у вас не работает, т.е. от контура тока никакой пользы. Он стал звеном задержки. Из-за нее вы не можете поднять усиление в контуре скорости. 
Выкидывайте этот FOC, переходите на честный 6-step, и включайте реверс по полную мощность при полном весе и снимите график торможения. Это будет S-кривая. 
Потом эту S-кривую ступенчато надо повторять в своем задатчике при любом весе и все получится.  

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 минуты назад, AlexandrY сказал:

Тут вы и уперлись в свой псевдо FOC с датчиками из холлов. 
Из-за дискретности этих датчиков  у вас в контуре тока очень большая интегральная составляющая.
По сути FOC у вас не работает, т.е. от контура тока никакой пользы. Он стал звеном задержки. Из-за нее вы не можете поднять усиление в контуре скорости. 
Выкидывайте этот FOC, переходите на честный 6-step, и включайте реверс по полную мощность при полном весе и снимите график торможения. Это будет S-кривая. 
Потом эту S-кривую ступенчато надо повторять в своем задатчике при любом весе и все получится.  

Как раз ФОК показывает что он четко отслеживает задание усилия от ПИД. никакой особой инерции я в нем не улавливаю. а вот ПИД скорости запаздывает причем прилично - 100-300мс. Проблем с И составляющей у ФОК тозже не наблюдаю - это очень быстрая петля. 

То что Вы предложили - тупо включать тормоз при снижени скорости = отказаться от торможения с помошью ПИД. возможно к этому и придем.

Share this post


Link to post
Share on other sites
43 минуты назад, AlexRayne сказал:

не конечно. нечем мне его измерить.

 

Цитата

Это решение уже сделано: ФОК контролирует момент. ПИД скорости выставляет заданную скорость. не хватает динамики всего этого хозяйства. измерение скорости занимает 20мс (без фильтрации/сглаживания, с этим хозяйством больше). хочется иметь возможность предсказывания требуемого усилия, а не ослеживания обратных связей.

Может вес как-то определять на основании данных о разгоне? Например: изначально откалибровали характеристику динамики разгона (увеличения скорости) пустой тележки, а потом, в процессе работы, при разгоне сравнивать её с калибровочной, запоминать и на основании этих данных корректировать Iq при торможении.

Правда, если поверхность, по которой всё это ездит, может быть не горизонтальной, нужен ещё гироскоп для поправки на кривизну пола. Ну и для измерения динамики разгона, гироскоп тоже полезен.

 

PS: А можно и вес мерить - датчики давления на оси телеги.

Share this post


Link to post
Share on other sites
12 minutes ago, AlexRayne said:

Как раз ФОК показывает что он четко отслеживает задание усилия от ПИД. никакой особой инерции я в нем не улавливаю. а вот ПИД скорости запаздывает причем прилично - 100-300мс. Проблем с И составляющей у ФОК тозже не наблюдаю - это очень быстрая петля. 

Тут критична схема измерения тока. По какой схеме вы измеряете ток двигателя? 
Если схема с одним шунтом на землю, то у вас никак не получится хороший FOC. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, Tanya сказал:

Господа, ищите на форуме... И обрящете... Тут было много таких велосипедов.

Велосипедов не нашел. нашел 2 темы более менее адекватные. Помимо большой портянки флуда там обнаружил следующие рецепты:

1) сделать разные ПИД для разных скоростей. В принципе этот подход уже сделан. Но мою проблему он не решает.

2) отказаться от единого пид и собрать композицию регуляторов для разных режимов. делать торможение постоянным усилием. Это было бы классно если бы измерение скорости у меня было быстрым. на малой скорости, большим обратным усилием я запросто успею разогнать в обратном направлении коробку. Ктото делал такие композиции? по каким признаками происходит переключение управления между регулятороми?

3) сделать ПИД с разными характеристиками на разгон/торможение - ктото делал?

 

 

1 минуту назад, AlexandrY сказал:

Тут критична схема измерения тока. По какой схеме вы измеряете ток двигателя? 
Если схема с одним шунтом на землю, то у вас никак не получится хороший FOC. 

Да измерение тока получилось довольно заморочистое, не идеальное. Но еще раз - ШИМ и токи отрабатывают задание усилия настолько быстро что я не вижу переходной процесс на моем трассировщике. бессмысленно выизывать ФОК, если ПИД скорости не командует ему тормозить вовремя.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now