2.6.3. Балансировка параметров между осями х и у

Поскольку ранее настроенные системы привода подачи по осям x и y имеют разные параметры, которые включают контроллер и электромеханическую систему каждой оси, установившееся состояние после ошибок каждой оси отличается, как показано на рис. 31(б) и рис. 32(б). Таким образом несоответствие между параметрами сервопривода по осям x и y приводит к плохим характеристикам контуров при перемещениях в координатах x-y и параметры сервопривода должны быть сбалансированы с помощью регулировки усиления управления.

На рисунке 33 показана ошибка контура для несимметричных осей, когда на оси x и y подается дается команда передвигаться одновременно с перемещением на 0,1 м при скорости подачи 0,14 м/с и ускорением 0,28 м/с². Максимальная абсолютная погрешность контура, представляющая собой разницу между максимумом и минимумом, составляет 380 мкм. Простой способ балансировки параметров сервопривода между осями x и y состоит в том, чтобы изменить коэффициент усиления контроллера на одной оси, и таким образом иметь аналогичную последующую ошибку для другой оси. Как показано ранее на рис. 31(б) и рис. 32 (б), максимальная погрешность в установившемся состоянии по оси y (10,54 мм) меньше, чем по оси x (12,44 мм), коэффициент усиления контроллера по оси y следует изменить так, чтобы ось y, ошибка становилась аналогичной следующей ошибке по оси x. Регулируя коэффициент усиления по оси y P и D P=58000 и D=7200, и тогда наименьшая ошибка контура достигается при движении в координатах x-y. На рисунке 34 показана ошибка контура для сбалансированных осей, когда для осей x и y используется та же команда перемещения, что и на рисунке 33. Из рисунка 34 видно, что при балансировке параметров сервопривода максимальная абсолютная погрешность контура снижается до 38 мкм.

Рисунок 33

Рисунок 34

2.7. Моделирование управляющего элемента прямой связи

Поскольку УЭ обратной связи, такой как ПИД-контроллер, пытается исправить ошибку, которая заключается в разнице между положением команды и фактическим положением, должна быть какая-то ошибка, прежде чем УЭ сможет начать изменять свой выходной сигнал. Следовательно, чтобы получить значительный выходной сигнал УЭ для лучшей производительности, требуется либо значительная ошибка, либо относительно высокое перерегулирование. Однако значительная последующая ошибка неприемлема, а относительно высокие коэффициенты усиления настройки, как правило, делают систему нестабильной. Таким образом, в качестве схемы управления другого типа вводится контроллер с прямой связью.

Контроллер прямой связи воздействует на ввод команды, а не на ошибку. Конечной целью контроллера прямой связи является реализация обратной функции передачи системы с замкнутым контуром, чтобы фактическое положение стало равным желаемому положению. Однако системные модели обычно содержат неточности в моделировании, что снижает производительность контроллера прямой связи.

В большинстве практических случаев УЭ прямой связи напрямую применяет наилучшую оценку усилий управления, необходимых для выполнения заданной траектории, не дожидаясь накопления ошибок положения. Контроллер Turbo PMAC2 обеспечивает возможность реализации условий прямой передачи скорости и ускорения. Прямая передача скорости ( ) добавляет величину к усилию управления, прямо пропорциональную заданной скорости, для преодоления потенциальных ошибок положения, которые были бы пропорциональны скорости. Прямой член ускорения ( ) действует для уменьшения потенциальных ошибок положения, которые были бы пропорциональны ускорению. Схема прямой связи, обеспечиваемая Turbo PMAC2, показана на рис. 35

Рисунок 35

Типичная команда перемещения, показанная на рис. 30, используется для каждой оси в качестве командного ввода в модель привода подачи MATLAB Simulink, разработанную ранее для оценки производительности схемы управления. При заданном профиле пути обнаруживается, что надлежащие коэффициенты усиления в прямом направлении, связанные с разработанным ПИД-регулятором, обеспечивают наименьшую последующую ошибку системы без превышения.