Controlando la velocidad y la posición de un actuador lineal

1

Estoy tratando de controlar la posición y la velocidad de un actuador lineal. Puedo crear bucles PID independientes para controlar la posición o la velocidad, pero no estoy seguro de cómo podría controlar ambos.

¿Debo estar mirando un PID en cascada? ¿Cuál de los dos sería el bucle interno, y cómo utilizaría la salida del bucle externo como punto de ajuste del bucle interno?

O, ¿debería estar mirando la generación de la trayectoria?

La siguiente figura muestra un ejemplo del tipo de movimiento que me gustaría generar, pero con metros en lugar de grados.

    
pregunta waspinator

2 respuestas

2

Tiene 6 meses de edad, pero el sistema lo ha golpeado y la respuesta dada no está relacionada con la pregunta. Lo intentaré.

Para responder a la pregunta original, sí, necesitará un controlador en cascada. Creo que puedes hacer esto con dos bucles de control PID.

El primer bucle PID es para la posición, calcula el error según dónde está y dónde ir. La salida de este PID es el punto de ajuste de velocidad para el próximo PID.
La salida del primer PID debe limitarse a la velocidad máxima del sistema. De lo contrario, Ki se saturará.

El segundo bucle PID para la velocidad toma la velocidad actual y la velocidad solicitada (dirección +/-) del primer PID y ajusta la corriente del motor en consecuencia.
Este PID tiene un sistema más rápido si tiene una caja de cambios.

También es posible que desee limitar la aceleración.
No estoy seguro de cuál es el mejor lugar del bucle para hacer esto. Tal vez un tercer PID paralelo a la posición solo pueda reducir la consigna de velocidad si la aceleración fue demasiado rápida. Siéntase libre de comentar / editar.

He realizado una configuración similar con 3 bucles PID, un bucle adicional se resta del segundo punto de ajuste si se exceden los límites del sistema en el actuador. Por ejemplo, en esta situación, podría realizar una limitación de corriente del motor cuando está bloqueado o con una carga pesada.

Los bucles de control difusos pueden ser una alternativa adecuada en función de los requisitos de su aplicación.

    
respondido por el Jeroen3
1

Para diseñar una unidad de disco duro real y optimizar la estabilidad, la velocidad y el exceso de velocidad del servo loop, se deben tener en cuenta todas las variables no incluidas en esta simple pregunta. Por ejemplo, el ancho de banda de la retroalimentación, el ancho de banda de la trayectoria y la estabilidad del bucle a las perturbaciones físicas de vibraciones de choque y sacudidas.

Por ejemplo, las diferencias climáticas y polarizadas en la fuerza magnética de la bobina en cualquier imán permanente variarán en la posición, la dirección y la temperatura extremas que afectan sus constantes de ganancia.

El punto de partida fundamental es el diseño de la trayectoria.

Las primeras incógnitas se deben definir para el máximo {a, v y x} donde x incluye la distancia radial máxima para buscar y el error de posición máximo en la pista. (PES = señal de error de posición). Estos son únicos para el hardware.

Esto es solo una simplificación burda.

Las entradas son de voltaje y corriente para la bobina de voz (VCM).

  • el resultado es la fuerza con la corriente y la aceleración también depende de la coercitividad del imán de tierras raras, el factor de acoplamiento, la sensibilidad a la temperatura, la sensibilidad direccional y la tolerancia de suministro a 12V. Por lo tanto, la retroalimentación de aceleración se deriva de la corriente VCM, mientras que la retroalimentación de velocidad proviene de los cruces de servo pista de conversión de tipo tacómetro que se derivan para cada ciclo de la señal PES.

Tanto la velocidad del tacómetro como la corriente VCM se usan en el control de la trayectoria hasta que la llegada de la última pista y las características del PID del bucle cambian a retroalimentación PES solamente.

Si uno conoce la velocidad máxima, entonces pueden predecir cuándo comenzar a frenar con la inercia del conjunto cabeza-brazo (HAA) para llegar a la última pista con la mayor velocidad antes de ir al modo de seguimiento PES y tener

  

Si todos estos objetivos de diseño y variables de función de bloque se especifican por adelantado, entonces puede comenzar el diseño del bucle PID del servo.

Hay muchas otras restricciones para reducir la velocidad de giro para un funcionamiento más silencioso, por ahora puede descuidar. Pero la reducción de la vibración del desgaste del husillo es una prioridad, así como las especificaciones del entorno mecánico externo con error PES y BER de tasa de error de bits.

También asuma que su ensamblaje está perfectamente equilibrado dinámicamente y tiene alguna idea sobre las frecuencias de resonancia de la placa de base que se producen en cualquier diseño, lo que afecta el margen de la fase PID y el intercambio entre la estabilidad y la velocidad, así como la resistencia ante perturbaciones y la pérdida de integridad de datos con error de posición.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

Lea otras preguntas en las etiquetas