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.

[_Pasha]

Ого, нафлудили...

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.

Все-таки если управлять частотой с соответствующей коррекцией амплитуды, Вы можете
а) Скорректировать пусковой момент, задав амплитуду в точке f=0 отличной от нуля, после чего пойдет автонастройка ПИДдержания (новояз мимо не прошел)
б) получить линейность управляющего воздействия,
в) получить постоянный вращаюший момент при движении.
И все, заметьте, в одном флаконе.

Циглер-Николс ай-лю-лю!

[Tanya]

Ого, нафлудили...
а) Скорректировать пусковой момент, задав амплитуду в точке f=0 отличной от нуля, после чего пойдет автонастройка ПИДдержания (новояз мимо не прошел)
б) получить линейность управляющего воздействия,
в) получить постоянный вращаюший момент при движении.
И все, заметьте, в одном флаконе.

Циглер-Николс ай-лю-лю!

а) По поводу новяза попрошу ссылаться...
б) Скажите, как это сделать нам и Автору без датчика тока.
в) это еще зачем? Тогда будем двигаться с ускорением до разноса или остановки трением...
Все это Вы написали и запели ай-лю-лю всего-то с одного флакона?
Не верю.