Сервопривод - какие алгоритмы кроме ПИД используются?, результаты с ПИД не устраивают (может неправильно готовлю). Опции

[Сергей Борщ]

Стоит задача: оживить авиационный индикатор. Индикатор состоит из двухфазного двигателя типа ДИД, который через редуктор двигает шкалу или вращает стрелку и датчик обратной связи (потенциометр или сельсин). Двигатель запитываю пониженным напряжением (17в вместо 36в) 400Гц. Больше не могу - входное питание постоянка 24в. Двигатель вращается замечательно. Проблема с реализацией следящей системы. Редуктор обладает весьма значительной инерцией и трением покоя. Попробовал реализовать ПИД (по статье "PID without PhD"), но результат не понравился. Настроить его по Зиглеру-Николсу невозможно - при малых P двигатель не может преодолеть трение редуктора, увеличиваю - как только двигатель в состоянии стронуть редуктор начинаются колебания. Задавить колебания можно значительным увеличением D. При малых D торможение начинается слишком поздно, при больших оно начинает тормозить еще на разгоне, система получается очень вялой. При малых изменениях входного сигнала I часть отрабатывает медленно, а если ее ускорить - начинает мешать при больших перемещениях, снова начинаются колебания.
Какие еще алгоритмы применяются в подобных сервосистемах? На просторах интернета встречается статья "Fundamentals of Servo Motion Control", где кроме PID управления описано некое PIV управление, но описано в общих словах. Поиск этого PIV выдает перепечатки этой самой "Fundamentals" с теми же самыми картинками и ни слова больше. Какие алгоритмы применяются в сервосистемах радиоуправляемых моделей? Там нагрзука сервомашинки заранее неизвестна, но работают они очень шустро и четко.

Процессор - мега88, плавающую точку не успеет, все считаю в фиксированной. Частота опроса датчика - 50 Гц.
В какую сторону копать? Ссылки с не очень заумной математикой приветствуются.

[Сергей Борщ]

двигатель вращает потенциометр и уравнивает опорный с приходящим импульсами...

У меня примерно то же, только цифровым способом. Проблема в том, что к моменту уравнивания редуктор имеет скорость и за счет инерции пролетает нужное положение.

ИМХО с сельсинами мутота намного больше, это ориентировано на 400 Гц 3 фазы

Не все так страшно - у меня сельсин запитывается теми же 400Гц что и обмотка возбуждения двигателя, оцифровка, вычисление арктангенса. Это работает, полградуса точность я получаю, ее достаточно.

IMHO, нужна обратная связь по скорости вращения двигателя. В первую очередь, задаем скорость вращения и стабилизируем ее с помощью ПИ-регулятора (Д - не нужно). По датчику положения включаем/выключаем двигатель в нужном направлении... Примерно так, в первом приближении.

Скорость я могу посчитать по соседним отсчетам датчика положения. А вот на каком уровне ее стабилизировать - не знаю. Я вижу две скорости - как можно быстрее и стоп. Как посчитать требуемую скорость, чтобы система остановилась в требуемом положении - не представляю.

Я не вижу отсюда, почти ничего... Если вы уверены, что проблема именно в трении, то можно побороть эту нелинейность, добавляя момент, который это трение компенсирует (почти). Это означает, что к моменту, который вычисляется Вашим ПИДом (или чем Вы там командуете) нужно добавлять константу*(sign(вычисленная скорость)), возможно, с задержкой. Получится более линейная вещь.

Трение там в момент старта. Потом начинает мешать инерция редуктора. В редукторах с большим трением во время хода как раз проблем нет: движок откючил - все остановилось.

Это верно, конечно. Поэтому, при наличии редуктора, лучше измерять ее непосредственно на двигателе, а не по датчику положения.

В некоторых индикаторах используется двигатель-генератор серии ДГ и, теоретически, я могу считать с генераторной части скорость. Но хотелось бы обойтись без этого - не во всех индикаторах есть генератор и я не совсем понимаю, в чем разница - люфты в редукторе минимальные, если вращается двигатель, то и сигнал с датчика положения меняется пропорционально. Разве что с генератора можно получить информацию о скорости с лучшим разрешением.

Стало быть, и период сервы такой же ? Или экстраполируете координату? Если 20мс на все - имхо это медленно. Где-то рядом в частотной области собственные частоты у всей механики в целом.

Нет, координату не экстраполирую. Чаще снимать не получается - в случае с сельсином я делаю оцифровку в одной точке периода 400Гц, оцифровываю 4 канала (2 сельсина) и усредняю два значения. В случае с потенциометром делаю два измерения на период (в моменты перехода через 0, для устранения помех от двигателя), и усреднение по 4 отсчетам. Там можно скорость поднять, но тогда разница между соседними отсчетами будет совсем небольшая - стрелка перемещается через всю шкалу где-то 2 сек. на максимальной скорости.
Вот я и думал, что могут быть алгоритмы, позволяющие "на лету" оценить инерцию и учитывать ее.

[proxi]

Не все так страшно - у меня сельсин запитывается теми же 400Гц что и обмотка возбуждения двигателя, оцифровка, вычисление арктангенса. Это работает, полградуса точность я получаю, ее достаточно.

ну раз так, то сельсин конечно предпочтителен в силу своей точности, это у же профессионально а сервомашинки для моделей это так поделки, там тоже перерегулирование и колебательный процесс, на контроллере это можно реализовать изящнее с помощью разных алгоритмов...