Dynamické chyby interpolace. Chyby způsobené pasivními odpory. Princip jejich kompenzace.

Podobné dokumenty
Dynamické chyby interpolace. Chyby při lineární a kruhové interpolaci.

Hlavní parametry mající zásadní vliv na přesnost řízení a kvalitu pohonu

Strojní konstanty řídících systémů

Odměřovací systémy. Odměřování přímé a nepřímé, přírůstkové a absolutní.

Zásady regulace - proudová, rychlostní, polohová smyčka

KOMPLEXNÍ VZDĚLÁVÁNÍ KATEDRA STROJNÍ SPŠSE a VOŠ LIBEREC

Tuhost mechanických částí. Předepnuté a nepředepnuté spojení. Celková tuhosti kinematické vazby motor-šroub-suport.

Konstrukční zásady návrhu polohových servopohonů

CNC stroje. Definice souřadného systému, vztažných bodů, tvorba NC programu.

Dimenzování pohonů. Parametry a vztahy používané při návrhu servopohonů.

KOMPLEXNÍ VZDĚLÁVÁNÍ KATEDRA STROJNÍ SPŠSE a VOŠ LIBEREC

VLIV PROPUSTNÉHO PÁSMA POHONU NA DYNAMICKOU PODDAJNOST

Elektrické stroje. Jejich použití v automobilech. Použité podklady: Doc. Ing. Pavel Rydlo, Ph.D., TU Liberec

A U T O R : I N G. J A N N O Ž I Č K A S O Š A S O U Č E S K Á L Í P A V Y _ 3 2 _ I N O V A C E _ _ C N C P R O G R A M O V Á N Í _ P W P

Výukové texty. pro předmět. Automatické řízení výrobní techniky (KKS/ARVT) na téma

i β i α ERP struktury s asynchronními motory

Posuv (G93, G94, G95, F, FGROUP, FL, FGREF)

Automation and Drives. Motion Control Funkce

RUČNÍ PROGRAMOVÁNÍ SOUSTRUŽENÍ UOV Petr Svoboda

Výukové texty. pro předmět. Automatické řízení výrobní techniky (KKS/ARVT) na téma

ASM 5osé univerzální centrum

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

MCU 450V[T]-5X. Multifunkční pětiosé obráběcí centrum.

Teorie frézování Geometrie břitu frézy zub frézy má tvar klínu ostřejší klín snadněji vniká do materiálu vzájemná poloha ploch břitu nástroje a

25.z-6.tr ZS 2015/2016

Příloha 1. Výkres čelisti č

Základy elektrotechniky

Základy elektrotechniky

Y X SPECIÁLNÍ ŘEŠENÍ PRO OBRÁBĚNÍ HLINÍKOVÝCH SLITIN PŘESNOST DYNAMIKA

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing. Miroslav Krýdl Tematická oblast ELEKTRONIKA

CNC frézování - Mikroprog

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Teorie frézování

6. ZADÁNÍ POSUVU. V = S.β

Využití neuronové sítě pro identifikaci realného systému

Pohyb rychlým posuvem (G0, RTLION, RTLIOF)

KOMPLEXNÍ VZDĚLÁVÁNÍ KATEDRA STROJNÍ SPŠSE a VOŠ LIBEREC

Modelování a simulace Lukáš Otte

Klasické pokročilé techniky automatického řízení

HLC série. horizontální soustruhy

Mechatronické systémy struktury s asynchronními motory

Rovnice rovnováhy: ++ =0 x : =0 y : =0 =0,83

2) Nulový bod stroje používáme k: a) Kalibraci stroje b) Výchozímu bodu vztažného systému c) Určení korekcí nástroje

úvod do teorie mechanismů, klasifikace mechanismů vazby, typy mechanismů,

Základy elektrotechniky 2 (21ZEL2) Přednáška 1

1. Regulace proudu kotvy DC motoru

HCW 1000 NOVÝ TYP LEHKÉ HORIZONTKY ŠKODA

Nejenom výcvik, skutečná akce! Reálný výcvik s průmyslovým výkonemt

Identifikátor materiálu: VY_32_INOVACE_356

VC-608/ VC-610/711 CNC vertikální obráběcí centrum

Fyzika 1 - rámcové příklady Kinematika a dynamika hmotného bodu, gravitační pole

Zadání programu z předmětu Dynamika I pro posluchače kombinovaného studia v Ostravě a Uherském Brodu vyučuje Ing. Zdeněk Poruba, Ph.D.

Základní pojmy z oboru výkonová elektronika

Vypracovat přehled způsobů řízení paralelních kinematických struktur s nadbytečnými pohony

Návrh a simulace zkušební stolice olejového čerpadla. Martin Krajíček

Řízení asynchronních motorů

43A111 Návrh řízení podvozku vozidla pomocí lineárního elektrického pohonu.

Snižování hlukové emise moderní automobilové převodovky

Odpružená sedačka. Petr Školník, Michal Menkina. TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

popsat princip činnosti základních zapojení čidel napětí a proudu samostatně změřit zadanou úlohu

18A - PRINCIPY ČÍSLICOVÝCH MĚŘICÍCH PŘÍSTROJŮ Voltmetry, A/D převodníky - principy, vlastnosti, Kmitoměry, čítače, fázoměry, Q- metry

KOMPLEXNÍ VZDĚLÁVÁNÍ KATEDRA STROJNÍ SPŠSE a VOŠ LIBEREC

ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY

H - série vysokorychlostní obráběcí centra. tuhá mostová konstrukce prvotřídní výkon a přesnost lineární posuvy & kuličkové šrouby

INOVACE A DOKONALOST CNC HORIZONTÁLNÍ OBRÁBĚCÍ CENTRA FMH EH FBM.

úvod do teorie mechanismů, klasifikace mechanismů vazby, typy mechanismů,

5b MĚŘENÍ VISKOZITY KAPALIN POMOCÍ PADAJÍCÍ KULIČKY

Praktické výpočty s komplexními čísly (především absolutní hodnota a fázový úhel) viz např. vstupní test ve skriptech.

SUSEN CNC obráběcí centrum na ozářená zkušební tělesa

G - série obrábění gra tu. hermeticky uzavřený pracovní prostor vysoký výkon a přesnost lineární posuvy & kuličkové šrouby

3.1. Newtonovy zákony jsou základní zákony klasické (Newtonovy) mechaniky

13. NASTAVENÍ PARAMETRŮ SERVOPOHONŮ A JEJICH ŘÍZENÍ PLC PROGRAMEM

Základy elektrických pohonů, oteplování,ochlazování motorů

HCW HORIZONTÁLNÍ FRÉZOVACÍ A VYVRTÁVACÍ STROJE

ISŠ Nova Paka, Kumburska 846, Nova Paka Automatizace Dynamické vlastnosti členů členy a regulátory

1.1 Pokyny pro měření

RUČNÍ PROGRAMOVÁNÍ FRÉZOVÁNÍ UOV Petr Svoboda

Ing. Petra Cihlářová. Odborný garant: Doc. Ing. Miroslav Píška, CSc.

BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY

Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb. CW01 - Teorie měření a regulace 10.2 ZS 2010/2011. reg Ing. Václav Rada, CSc.

Převodní charakteristiku sensoru popisuje následující vzorec: C(RH)=C 76 * [1 + HK * (RH 76) + K] (1.1)

The force identification from engine speed

Simulační model a identifikace voice coil servopohonu

VYNALEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ

Přímá regulace momentu

CW01 - Teorie měření a regulace

Škola VOŠ a SPŠE Plzeň, IČO , REDIZO

Obr. 1 Činnost omezovače amplitudy

FYZIKA II. Petr Praus 9. Přednáška Elektromagnetická indukce (pokračování) Elektromagnetické kmity a střídavé proudy

Zlepšování užitných vlastností obráběcích strojů změnou konstrukce a technologie

RUČNÍ PROGRAMOVÁNÍ FRÉZOVÁNÍ UOV Petr Svoboda

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

RUČNÍ PROGRAMOVÁNÍ SOUSTRUŽENÍ UOV Petr Svoboda

1. Vlastnosti diskretních a číslicových metod zpracování signálů... 15

Dynamika vázaných soustav těles

TMV 510 AII / TMV 510 CII CNC vertikální obráběcí centrum

Digital Control of Electric Drives. Vektorové řízení asynchronních motorů. České vysoké učení technické Fakulta elektrotechnická

Modelování polohových servomechanismů v prostředí Matlab / Simulink

Praha technic/(4 -+ (/T'ERATU"'P. ))I~~

Řízení. Téma 1 VOZ 2 KVM 1

LC oscilátory s transformátorovou vazbou

Transkript:

Dynamické chyby interpolace. Chyby způsobené pasivními odpory. Princip jejich kompenzace. 10.12.2014

Obsah prezentace Chyby při přechodu kvadrantů vlivem pasivních odporů Kompenzace kvadrantových chyb Konstantní kompenzace na vstupu proudového regulátoru Konstantní kompenzace na vstupu rychlostního regulátoru Adaptivní kompenzace na vstupu rychlostního regulátoru Učení metodou neuronových sítí Příklady kompenzací kvadrantových chyb 10.12. 2014 2

(opakování) d) Chyby při přechodu kvadrantů vlivem pasivních odporů Při kruhové interpolaci pohony střídavě reverzují při přechodech mezi jednotlivými kvadranty II y I II III IV I III I x IV Kruhová interpolace označení kvadrantů Průběh polohy, rychlosti a zrychlení během kruhové interpolace (osa x, R = 90 mm, v = 8 m/min). 10.12. 2014 3

(opakování) d) Chyby při přechodu kvadrantů vlivem pasivních odporů V místě kvadrantového přechodu vždy jedna ze souřadnic mění smysl pohybu, a protože v mechanice posuvů téměř vždy působí třecí síly Coulombovského charakteru, dochází zde vlivem změny směru pohybu ke skokovým změnám třecích sil o velikost (2.F T ) a proudový regulátor musí změnit proud motorem z hodnoty F T /K m na -F T /K m. Tato změna neproběhne skokem a než proud dosáhne hodnotu, při kterém se servomechanismus začne pohybovat opačným směrem, uplyne určitý čas. Během této doby souřadnice, která mění smysl pohybu stojí, zatímco druhá se pohybuje maximální rychlostí. Poloměr skutečné dráhy se proto zvětší vznikne kvadrantová chyba. 10.12. 2014 4

(opakování) d) Chyby při přechodu kvadrantů vlivem pasivních odporů F T F T Stribeck friction Viscous friction F Ts Static friction F S F v F C Coulomb friction v Static friction F Ts F v Viscous friction F C Coulomb friction v Průběh třecí síly v závislosti na rychlosti Matematický model tření Skoková změna třecí síly v místě reverzace - (2.F Ts ) - (viz modely tření) 10.12. 2014 5

(opakování) d) Chyby při přechodu kvadrantů vlivem pasivních odporů Výsledek testu kruhové interpolace (chyba je zvětšena) Časové průběhy polohové odchylky a proudu při kruhové interpolaci 10.12. 2014 6

(opakování) d) Chyby při přechodu kvadrantů vlivem pasivních odporů Řešení: Kompenzace náročné seřizování na stroji - ne vždy zaručen úspěch (proměnlivé tření).. Hydrostatická uložení, která zcela odstraní Coul. charakter pasivních odporů, pasivní odpory pak mají charakter viskosního tlumení, při nulové rychlosti mají nulovou velikost a kvadrantové chyby proto v podstatě nevznikají (drahé, konstrukčně složité). Vysoká dynamika pohonu (rázová dyn. poddajnost). 10.12. 2014 7

Metody kompenzace pasivních odporů Přivedení pomocného signálu na vstup proudového (rychlostního regulátoru). Pomocný signál urychlí změnu smyslu proudu motorem a následkem toho se zkrátí čas, po který se reverzující osa nepohybuje. Velikost pulzu může být nastavena na pevnou hodnotu, pak mluvíme o konstantní kompenzaci, nebo je amplituda pulzu závislá na velikosti aktuálního zrychlení příslušné pohybové osy, pak jde o adaptivní kompenzaci na vstupu rychlostního regulátoru. 10.12. 2014 8

Metody kompenzace pasivních odporů Konstantní kompenzace na vstupu proudového regulátoru pomocný signál je odvozen od dopředného signálu rychlosti (FFW) a má dvě hodnoty: ± F T /K m. Konstantní kompenzace na vstupu proudového regulátoru (bez kompenzace) 10.12. 2014 9

Metody kompenzace pasivních odporů Konstantní kompenzace na vstupu proudového regulátoru pomocný signál je odvozen od dopředného signálu rychlosti (FFW) a má dvě hodnoty: ± F T /K m. Konstantní kompenzace na vstupu proudového regulátoru (s kompenzací) 10.12. 2014 10

Metody kompenzace pasivních odporů Konstantní kompenzace na vstupu rychlostního regulátoru na vstup rychlostního regulátoru je při změně smyslu žádaného pohybu přiveden pomocný pulz, který při správném nastavení rychle změní výstup rychlostního regulátoru a tím zajistí rychlou změnu polarity proudu se stejným výsledkem jako v předchozím případě. v v k t k Pomocný impulz rychlosti v k přiváděný na vstup rychlostního regulátoru při změně smyslu žádaného pohybu v. A k t t 10.12. 2014 11

Metody kompenzace pasivních odporů Konstantní kompenzace na vstupu rychlostního regulátoru Nízká amplituda Vysoká amplituda Krátká časová konstanta Dlouhá časová konstanta 10.12. 2014 12

Metody kompenzace pasivních odporů Adaptivní kompenzace na vstupu rychlostního regulátoru podobné předchozí metodě. Zde ovšem není pomocný pulz nastaven pevně, ale velikost jeho amplitudy se mění na základě velikosti aktuálního zrychlení příslušné pohybové osy. 10.12. 2014 13

Metody kompenzace pasivních odporů Určitá nevýhoda konstantních kompenzací spočívá v tom, že výpočtem nelze zcela přesně stanovit třecí síly a pomocné signály je nutno nastavit zkusmo na stroji. Další potíž nastane, jsou-li pasivní odpory proměnné např. vlivem tření v krytech vedení konstantní kompenzace totiž fungují zcela přesně jen pro jednu velikost třecích sil. 10.12. 2014 14

Metody kompenzace pasivních odporů * Sinumerik 840 D Učení metodou neuronových sítí postup spočívá opět v zavádění přídavného signálu na vstup rychlostního regulátoru. Signál má tvar krátkodobého pulzu s exponenciálním doběhem, jehož velikost je závislá na aktuálním zrychlení příslušné pohybové osy. 10.12. 2014 15

Metody kompenzace pasivních odporů * Sinumerik 840 D Učení metodou neuronových sítí - ještě před samotnou tzv. pracovní fází probíhá fáze učení, kdy dochází pomocí tzv. algoritmu učení k aproximaci reálného systému a k hledání relací mezi vstupními a výstupními signály. Výsledkem je naučená kompenzační charakteristika, která je uložena a následně ve formě přídavného signálu použita během pracovní fáze. 10.12. 2014 16

Metody kompenzace pasivních odporů Příklad vliv pasivních odporů na přesnost sledování žádané polohy při kruhové interpolaci na stroji MCFV 5050 LN výsledek konstantní kompenzace na vstupu rychlostního regulátoru 3 osé frézovací centrum s lineárními motory MCFV 5050 LN. 10.12. 2014 17

x e (without c.) = 7 8 µm MD 32540 [ms] MD 32520 [mm/min] 30 40 50 60 70 80 15 5 3-4 2-3 4-5 6 7 25 3-4 3 4 5 6-7 7 Kvadrantová chyba v ose X (xe [µm]) v závislosti na nastavení amplitudy a časové konstanty komp. pulzu. y e (without c.) = 8-9 µm MD 32540 [ms] MD 32520 [mm/min] 10 30 40 50 70 90 15 7-8 6-7 6-7 6 6 7 20 7-8 7 5-6 6 3-7 5-8 25 6-7 6 3-4 2-4 3-5 4-7 30 7 7-8 3-5 7-8 7-8 5 8 40 8 7 4-6 8 5-8 7-9 Kvadrantová chyba v ose Y (ye [µm]) v závislosti na nastavení amplitudy a časové konstanty komp. pulzu. 10.12. 2014 18

MCFV 5050 LN v = 10 m / min R = 50 mm Bez kompenzace R = 10,6 m S kompenzací R = 4,2 m X: A k = 50 mm/min t k = 15 ms Y: A k = 40 mm/min t k = 30 ms 10.12. 2014 19

Bez kompenzace X = 7,5 m Y = 8,5 m S kompenzací X = 3 m Y = 2,5 m 10.12. 2014 20

Metody kompenzace pasivních odporů Příklad Stroj YASDA YMC325 vyniká špičkovou teplotní stabilizací s komplexně protékaným rámem. Stroj je vybaven hydrostatickým vedením na všech osách, lineárními motory a vřetenem s max. otáčkami 60tis./min Stroj YASDA YMC325 10.12. 2014 21

Příklad výsledků přesnosti dráhového řízení na stroji YASDA YMC325. Je zřejmé že např. výsledek testu kruhové interpolace na D=50mm při rychlosti 8m/min je špičkový. 10.12. 2014 22

Literatura [1] Mendřický, R.: Modelování a identifikace tření u vysoce přesných polohových servomechanismů. [Disertační práce]. Liberec 2006. TU v Liberci. Fakulta strojní. [2] Mendřický, R., Lachman, M.: The compensation of frictional forces. In Machine tools, Automation and robotics in mechanical engineering, The International Congress MATAR PRAHA 2008. ČVUT Praha. 16.- 18.9.2008. ISBN 978-80-903421-9-4 [3] Technická dokumentace k řídicímu systému Siemens - SINUMERIK 840D. 10.12. 2014 23