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]

Можно подмешать к току двигателя переменный ток, создающий момент, превышающий трение. Управляемость простыми алгоритмами улучшится, но и износ механики возрастет.

Двигатель индукционный двухфазный. Запитан двумя синусами 400 Гц, сдвинутыми на 90 градусов.

Эти индикаторы совсем-совсем разные? Непонятно все это. Система регулирования обычно настраивается не очень точно (не экстремально).

Да, совсем-совсем. Я могу сделать какую-то процедуру калибровки (желательно автоматической), но пока непонятно - что именно калибровать.

Может быть Ваша проблема в том, что Вы включаете ПИД при больших отклонениях задатчика? Тогда интегральный член будет "зашкаливать", и появятся затухающие колебания... Задатчик должен быть достаточно плавным в таком случае. Совершенно естественно, что двигатель должен сначала разгонять, а потом тормозить. И торможение должно начинаться до достижения конечной точки... Вы на машине ездите?

Может быть и в этом. Какое именно отклонение задатчика считать большим? Я в начале писал, что колебания есть даже при отключенном интегральном члене. Да, мне понятно, что торможение должно начинаться заранее. Изначальный вопрос ветки можно переформулировать так: как рассчитать момент, когда надо начинать тормозить? Да, езжу.

Самый быстрый вариант - максимальное ускорение с последующим максимальным торможением. Это банально. Еще сообщу, что самописцы-регистраторы с моторчиками и реохордами выпускались еще до нашего с Вами появления на Свет.

Прекрасно. Вот самый быстрый (приемистый) вариант меня и интересует. Возможно для Вас это и банально, для меня - нет. Если бы я мог решить задачу сам - я бы ее решал. Но поскольку мои знания в электроприводе и ТАУ весьма минимальны - я и обратился на форум. Простого знания того, что это банально мне будет недостаточно для решения задачи. Спасибо за упоминание регистраторов - об их существовании я слышал. Вы не поверите - но в реальном самолете те самые индикаторы тоже работают и работали до нашего с Вами появления на Свет. Там они управляются чисто аналоговым способом. Я не могу себе позволить киловаттный источник 36в 400 Гц и штатную схему с кучей трансформаторов для вращения полуваттного двигателя. Мне надо управлять цифрой.

В этой задаче присутствуют два различных процесса управления. Управление непосредственно двигателем - разгон, поддержание скорости, торможение. И слежение за положением - отработка рассогласования. Эти процессы происходят немного в разных временных масштабах. Управление двигателем должно быть быстрее (хотя бы на порядок). Поэтому и есть прямой смысл разделить управление этими процессами, а не сваливать их в одну кучу в одном регуляторе.

Было бы замечательно. Мучает вопрос - как определить или рассчитать скорость, которую надо поддерживать?

Чего-то мне кажется, что у человека сигнал управления - это не момент, а напряжение питания двигателя. И всего три возможных состояния этого сигнала управления.

Двигатель управляется амплитудой синуса в обмотке управления. От -max до +max. Синус я формирую ШИМом, амплитуду могу менять с дискретностью 8 бит. Насколько линейно момент на валу и обороты зависят от амплитуды управляющего сигнала - затрудняюсь ответить.

[Tanya]

Насколько линейно момент на валу и обороты зависят от амплитуды управляющего сигнала - затрудняюсь ответить.

Если Вы сразу обе обмотки так питаете, то, боюсь, момент будет квадратом от тока. Тогда бы только в одну сторону вращалось...?
Все это непонятно. Мне.
Сначала надо бы разобраться с этими двигателями.
А потом можно скачать аппликацию от Microchip'а. Была такая про удержание инверсного маятника моторчиком.

[Tanya]

Если Вы сразу обе обмотки так питаете, то, боюсь, момент будет квадратом от тока. Тогда бы только в одну сторону вращалось...?
Все это непонятно. Мне.

Пардон. Не заметила, что Вы пишите только про одну обмотку. Тогда момент будет пропорционален току. А зачем Вы синус еще ШИМом делаете?
Можно и меандр, наверное. Если сделать локальную обратную связь по току, тогда Вы будете правильно управлять - моментом.

Обмотка возбуждения запитана постоянно синусом 400 Гц. На обмотку управления подается синус, сдвинутый на +-90 градусов. При +90 двигатель вращается в одну сторону, при -90 - в другую. Чем больше амплитуда - тем быстрее вращение.Спасибо, поищу. Более точного названия не помните?

Уже каялась... Названия не помню... Что-нибудь вроде... inverse(ted) pendulum ?

Уже каялась... Названия не помню... Что-нибудь вроде... inverse(ted) pendulum ?

http://www.microchip.com/stellent/idcplg?I...ppnote=en021807
Вот нашлось. Хотя их поиск по ключевым словам не давал ответа... А слова-то правильные были...

Вот только инверсного маятника человеку не хватает...

Ваш аватар сегодня разыгрался. Там про ПИДдержание этого самого маятника. Украинцы пробрались?

[Oldring]

Ваш аватар сегодня разыгрался. Там про ПИДдержание этого самого маятника. Украинцы пробрались?

Не понял про украинцев. Куда пробрались? Вам не нравятся украинцы?

Я заметил, что там главная цель - застабиллизировать неустойчивый перевернутый маятник. Без требований оптимальности. Без учета люфтов и трения. У человека задача немного другая.

Кстати, интересно. У микрочиповской игрушки ведь нет датчика положения платформы? То есть их платформа должна гулять как пьяный моряк под действием шума? Хороший пример для наблюдения броуновского блуждания.

[Tanya]

Не понял про украинцев. Куда пробрались? Вам не нравятся украинцы?

Я заметил, что там главная цель - застабиллизировать неустойчивый перевернутый маятник. Без требований оптимальности. Без учета люфтов и трения. У человека задача немного другая.

Кстати, интересно. У микрочиповской игрушки ведь нет датчика положения платформы? То есть их платформа должна гулять как пьяный моряк под действием шума? Хороший пример для наблюдения броуновского блуждания.

Задача почти такая же. Задатчик гуляет сам по себе. Из внешнего мира. Вот он шум... из Зазеркалья... Закулисы...
А наша задача - его отслеживать. Только у нас устойчивость получше, но непринципиально.
Слов ПИДдержание... какое-то украинское. Откуда взялось?

Так вот, собственно, как считаете, таходатчик при сегодняшней технике развития привода это анахронизм, и надо "тянуть" за алгоритм обработки энкодера, или все таки надо его сохранить?

А может... Этот самый мотор может в нерабочее время подрабатывать (тахо)генератором?
Это бы было хорошо.