6. Tuning

Strojenie to proces zapewniania odpowiedniej wydajności serwomechanizmu poprzez dostosowanie parametrów związanych z prawem regulacji. 

Schemat strojenia 

Proces dostrajania jest zwykle procesem iteracyjnym, a rysunek poniższy przedstawia jego ogólny przebieg. 

Figure 8-1 Schemat blokowy strojenia 

Klasyfikacja parametrów 

Istnieją dwa rodzaje parametrów strojenia. 

• Parametry funkcji: odnoszą się do wybranych funkcji aplikacji, które mogą poprawić wydajność serwomechanizmu. 

• Parametry regulacji: zwiększenie lub zmniejszenie tych parametrów może poprawić wydajność serwomechanizmu. 

Wydajność serwomechanizmu 

Ogólnie rzecz biorąc, kryterium używane do oceny wydajności serwomechanizmu to czas odpowiedzi, przeregulowanie, błąd stanu ustalonego, reakcja na zakłócenia, tętnienia prędkości, tętnienie momentu obrotowego itp. poniższa tabela pokazuje porównanie przebiegu prędkości przed i po dostrojeniu serwomechanizmu. 

Wymuszenie	Przed strojeniem	Po strojeniu
Skok prędkości
Błąd nadąrzania
Zakłócenia

Porównanie przebiegu prędkości przed i po strojeniu 

1. Schemat blokowy sterowania 

Przed przystąpieniem do strojenia konieczne jest zapoznanie się z zasadą sterowania serwomechanizmem, poniższy rysunek przedstawia schemat blokowy takiego sterowania. Pętla pozycji, pętla prędkości i pętla momentu obrotowego są strukturami kaskadowymi, odpowiadającymi odpowiednio trybowi sterowania pozycją, trybowi sterowania prędkością i trybowi sterowania momentem obrotowym. 

Schemat blokowy sterowania serwomechanizmem 

UWAGA: Na rysunku pokazano tylko podstawowe parametry strojenia podczas strojenia 

2. Proces strojenia 

Napęd zapewnia wiele metod strojenia, można dostosować urządzenie zgodnie z procesem pokazanymna poniższym rysunku w celu uzyskania pożądanej wydajności serwomechanizmu. 

Proces dostrajania 

WAŻNE: Konieczne jest ponowne wykonanie operacji dostrajania, jeśli silnik został zdemontowany lub obciążenie zostało wymienione. 

3. Środki ostrożności przed strojeniem 

OSTRZEŻENIE 

◼ Przed wykonaniem operacji strojenia należy upewnić się, że zdefiniowany ruch wykonywany podczas strojenia nie przekracza zakresu wynikającego z limitów mechanicznych. 

◼ Przed przystąpieniem do strojenia należy upewnić się, że w każdej chwili można wykonać zatrzymanie awaryjne. 

◼ Przed wykonaniem operacji dostrajania należy ustawić limit momentu obrotowego zgodnie z rzeczywistymi warunkami pracy. 

◼ Nigdy nie dotykaj ruchomych części podczas strojenia. 

4. Tryby tuningu 

Tryby strojenia 

Napęd obsługuje 3 różne tryby strojenia, a w każdym z nich dostępne są inne funkcje. 

Bez dostrajania: Serwowzmacniacz wykonuje automatyczne dostrajanie, aby uzyskać stabilną reakcję niezależnie 

od typu maszyny lub zmian obciążenia. 

Jednoparametrowe automatyczne dostrajanie: podobne do funkcji bez dostrajania, ale wymaga pomiaru bezwładności obciążenia i wykorzystuje parametr sztywności do sterowania szerokością pasma systemu. 

Strojenie ręczne: wszystkie parametry wzmocnienia są ustawiane ręcznie. 

Tryb strojenia można zmienić w zakładce Tuning (Strojenie) w parametrach serwowzmacniacza. Kliknij przycisk "Change Tuning Mode" (Zmień tryb strojenia). 

Spowoduje to uruchomienie kreatora prowadzącego do zmiany trybu strojenia. 

Alternatywnie, tryb strojenia można zmienić poprzez bezpośredni zapis do parametru Pn100.0. 

Po zmianie trybu strojenia serwowzmacniacz będzie wymagał ponownego uruchomienia, aby nowy wybór został zastosowany. Poniższa tabela przedstawia podsumowanie funkcji dostępnych w każdym trybie: 

5. Tuning bezobsługowy 

W trybie bez dostrajania napęd wykonuje automatyczne dostrajanie w celu uzyskania stabilnej reakcji niezależnie od typu maszyny lub zmian obciążenia. Automatyczne dostrajanie jest uruchamiane po włączeniu serwomechanizmu. 

Funkcja tuning-less wykorzystuje moduł regulacji parametrów Autotune, który aktualizuje parametry pętli pozycji i pętli prędkości w czasie rzeczywistym w oparciu o stan pracy serwomechanizmu (pozycja, prędkość, prąd). Poniższy rysunek przedstawia schemat blokowy funkcji tuning-less. 

Podczas korzystania z funkcji bez strojenia następujące parametry są regulowane automatycznie. 

Przypadek użycia 

Ma zastosowanie w aplikacjach, w których stosunek bezwładności silnika do obciążenia nie przekracza 30. Ma zastosowanie w aplikacjach o dowolnej prędkości silnika. 

Parametry 

Zmiana trybu strojenia będzie wymagać ponownego uruchomienia urządzenia. 

Ograniczenia 

Poniższa tabela zawiera podsumowanie funkcji dostępnych w trybie bez strojenia. 

6. Tuning jedno-parametrowy 

Ten tryb strojenia jest podobny do poprzedniego. W trybie tym wykorzystywany jest moduł automatycznej regulacji parametrów Autotune, który aktualizuje parametry pętli pozycji i pętli prędkości w czasie rzeczywistym w oparciu o stan pracy serwomechanizmu (położenie, prędkość, prąd). 

Jednoparametrowe automatyczne strojenie może oferować pewne korzyści w porównaniu z trybem “bez strojenia”, ponieważ: 

• Strojenie opiera się na wcześniej wyznaczonej bezwładności obciążenia, 

• Wybór sztywności przez użytkownika oznacza, że tryb strojenia można zastosować do różnych warunków pracy. 

Jednoparametrowe automatyczne dostrajanie wymaga pomiaru bezwładności obciążenia. Serwowzmacniacz może zmierzyć bezwładność obciążenia za pomocą narzędzia do wykrywania bezwładności, które można uruchomić z zakładki Tunning w parametrach serwowzmacniacza: 

Spowoduje to uruchomienie kreatora, który poprowadzi proces wykrywania bezwładności. Alternatywnie, bezwładność może być wprowadzona poprzez bezpośredni zapis do parametru Pn106. 

Parametr sztywności można regulować za pomocą suwaka na stronie Tuning oprogramowania konfiguracyjnego napędów. 

Alternatywnie, sztywność może być wprowadzona poprzez bezpośredni zapis do parametru Pn101. 

Niższa liczba odpowiada mniejszej sztywności. Zapewni to wolniejszą reakcję. 

Wyższa liczba odpowiada większej sztywności. Zapewni to szybszą reakcję, ale zbyt wysoka sztywność może spowodować oscylacje. 

Podczas korzystania z jednoparametrowej funkcji automatycznego dostrajania następujące parametry są 

regulowane automatycznie. 

UWAGA: Parametry wzmocnienia używane przez model jednoparametrowy nie są pokazane w parametrach napędu. 

Przypadek użycia 

• Ma zastosowanie w aplikacjach, w których stosunek bezwładności silnika do obciążenia nie przekracza 50.  

• Ma zastosowanie w aplikacjach o dowolnej prędkości silnika. 

Parametry 

Zmiana trybu strojenia będzie wymagać ponownego uruchomienia urządzenia. 

Ograniczenia 

Poniższa tabela zawiera podsumowanie funkcji dostępnych w trybie jednoparametrowego automatycznego dostrajania. 

7. Tuning manualny 

W trybie strojenia ręcznego parametry wzmocnienia są regulowane ręcznie, aż do uzyskania żądanej wydajności, bez korzystania z modułu automatycznej regulacji parametrów. 

Konieczne jest dostosowanie parametrów sterowania serwomechanizmem w trzech pętlach od wewnątrz do zewnątrz, tj. Pętla momentu -> Pętla prędkości -> Pętla pozycji. 

Podczas strojenia ręcznego w każdej pętli należy wyregulować następujące parametry. 

Pętla momentu obrotowego (tryb kontroli momentu obrotowego) 

• Czas filtra odniesienia momentu obrotowego (Tf): 

Filtr zadanego momentu obrotowego jest stosowany w celu usunięcia składowych wysokiej częstotliwości, co może skutecznie zmniejszyć tętnienie momentu obrotowego na wyjściu silnika, wyeliminować szum sygnału i zmniejszyć wzrost temperatury silnika. 

Im większy czas filtra wartości zadanej momentu obrotowego, tym lepszy efekt filtrowania wartości zadanej momentu obrotowego. Jednak im większe opóźnienie fazowe, tym wolniejsza reakcja momentu obrotowego. Dlatego należy ustawić najmniejszą dopuszczalną wartość. 

Pętla prędkości (tryb kontroli prędkości) 

• Parametr w pętli momentu obrotowego (Tf) 

• Procent bezwładności obciążenia (JL) 

Prawidłowe ustawienie procentu bezwładności obciążenia jest warunkiem wstępnym dostrojenia w celu uzyskania najlepszej wydajności. Można go obliczyć ręcznie lub zmierzyć za pomocą narzędzia do wykrywania bezwładności, które jest dostępne w oprogramowaniu narzędziowym napędu. 

• Wzmocnienie pętli prędkości (Kv), czas całkowania pętli prędkości (Ti) 

Pętla prędkości jest sterowana za pomocą regulatora proporcjonalno-całkującego (PI), który zawiera wzmocnienie pętli prędkości i czas całkowania pętli prędkości.  

Ogólnie rzecz biorąc, zwiększenie ustawienia wzmocnienia pętli prędkości zwiększy szerokość pasma pętli prędkości, a wydajność przeciwdziałania zakłóceniom będzie lepsza. Zmniejszenie czasu całkowania pętli prędkości wzmocni działanie całkowania, szerokość pasma pętli prędkości zostanie zwiększona, a wydajność przeciwdziałania zakłóceniom obciążenia będzie lepsza. Ponadto działanie całkujące może zredukować błąd stanu ustalonego do zera. 

W poniższej tabeli wymieniono kilka powszechnie stosowanych metod regulacji w oparciu o 

charakterystykę odpowiedzi skoku prędkości. 

Pętla pozycji (tryb kontroli pozycji) 

• Parametry w pętli prędkości (Kv, Ti, Tf i JL) 

• Wzmocnienie pętli pozycji (Kp) 

Pętla pozycji jest sterowana za pomocą regulatora proporcjonalnego, który zawiera tylko wzmocnienie pętli pozycji. Zwiększenie wzmocnienia pętli pozycji zwiększy wydajność przeciwdziałania zakłóceniom. Jeśli wzmocnienie pętli pozycji jest zbyt wysokie, spowoduje to wystąpienie przeregulowania i wibracji. 

Zaleca się ustawienie wzmocnienia pętli pozycji na jedną czwartą wzmocnienia pętli prędkości. 

Dostęp do wszystkich parametrów praw sterowania jest możliwy ze strony Tuning lub strony Parameter w oprogramowaniu narzędziowym serwonapędu. 

Przypadek użycia 

• Ma zastosowanie w aplikacjach, w których niedopasowanie bezwładności silnika / obciążenia nie przekracza 50 razy.  

• Ma zastosowanie w aplikacjach o dowolnej prędkości silnika. 

Parametry 

Parametry strojenia ręcznego są następujące: 

Ograniczenia 

Poniższa tabela zawiera podsumowanie funkcji dostępnych w trybie strojenia ręcznego.