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楼主: 数字液压

液压马达低速稳定控制探讨

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  • TA的每日心情
    开心
    2017-1-29 23:32
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    [LV.5]常住居民I

    发表于 2018-10-1 06:37:27 | 显示全部楼层
    如何补偿整车在运行中的移动? 一旦铲斗撞到地面,车辆就会移动。 一旦车辆试图在地面上施加力,轮胎和悬架将移动。

    在这些条件下,有人怎么说运动是准确的?
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    [LV.1]初来乍到

     楼主| 发表于 2018-10-1 07:02:24 | 显示全部楼层
    本帖最后由 数字液压 于 2018-10-1 07:08 编辑
    PEN 发表于 2018-10-1 06:37
    如何补偿整车在运行中的移动? 一旦铲斗撞到地面,车辆就会移动。 一旦车辆试图在地面上施加力,轮胎和悬架 ...

    如果Pen先生说的这些问题导致现有工程机械无法工作,那么我们做的数字化也无法实施。但工程机械行业有人关系Pen先生提到的:“如何补偿整车在运行中的移动? 一旦铲斗撞到地面,车辆就会移动。 一旦车辆试图在地面上施加力,轮胎和悬架将移动”。这些影响工程机械精度的问题吗?显然是没有,因为这些问题导致的精度误差是工程机械应用工况完全允许的。工程机械的精度不是微米级,它的高精度是相对泥土和石块而言。

    而数字液压系统恰恰是在现有工程机械可实现的精度上继续提升,使工程机械数字化后可以完成更高的精度和更好的效率,并且花费相比其它方式更少的成本,让更多的人可以掌握。正如大家所看到的,数字液压马达驱动挖机上装转动实现精确的速度和角度控制而无需任何控制器和算法。相比之下,无论是哪种高档控制器或先进的算法,似乎还没有能将工程机械回转装置控制得足够低速稳定吧?有吗?




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    [LV.1]初来乍到

     楼主| 发表于 2018-10-4 00:02:15 | 显示全部楼层

    数字马达高低速回转

    数字马达高低速回转


    视频中体现数字液压马达的宽调速范围可超过500~1000倍(宽范围的可达万倍以上),让工程机械回转装置可以精确实现角度和角速度控制。视频中加减速过程就是连续的速度变化过程,@PEN 先生曾质疑数字液压能进行连续的调速控制,这是一个很好的证明。
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    [LV.5]常住居民I

    发表于 2018-10-4 11:42:13 | 显示全部楼层
    10000比1?
    我相信你可以产生从每秒1步到每秒10000步的步骤但是
    您的陈述具有误导性。
    我之前用线性数字液压缸指出了这一点。
    在两个步骤之间的毫秒期间没有速度控制。 如果步数之间有半秒钟,则动作将不平滑。 很大程度上取决于系统的时间常数。
    仅仅因为没有测量速度并不意味着速度是平稳的。

    到目前为止,数字液压只谈到了旋转运动。 不是整个机器与末端的桶有多个链接。

    Delta RMC控制带有多个液压缸连杆的磨床。 动作是精确的,但机器人牢固地固定在地面上。

    数字液压忽略了轮胎和减震器的运动。
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    [LV.1]初来乍到

     楼主| 发表于 2018-10-4 20:31:46 | 显示全部楼层
    本帖最后由 数字液压 于 2018-10-5 01:01 编辑
    PEN 发表于 2018-10-4 11:42
    10000比1?
    我相信你可以产生从每秒1步到每秒10000步的步骤但是
    您的陈述具有误导性。

    Pen先生指出的是数字液压每一步的运动过程中速度是不受控的,与之前说数字液压的速度是不受控的有很大的进步,但依然说的不对,在数字缸或数字马达每一步的运动过程中的速度不是不受控制,而是与现有伺服阀控液压相同的控制原理,但由于数字液压动态响应速度更高,因而精度更高。下面我们来分两个方面进行分析:

    1、数字液压运动的每一步有多大?
    2、它比现有的其它控制是否有不足或缺陷?

    我们先探讨第一个问题,既:数字液压运动的每一步有多大?
    我们先看两个视频:




    这段视频可以看到数字缸可以实现微米级的精确控制,也就是一个脉冲对应微米级的精确运动。

    液压缸低速运行.gif

    这段视频可以看到10Hz脉冲控制数字缸实现0.01毫米/秒的精确速度控制。这段视频看不到如第一段视频中的步进。


    通过上述两段视频可以了解到数字液压可以在超过现有伺服阀控液压系统分辨率前提下,对液压缸实现精密的位置控制,同时在第一段视频中大家可以看到每一次步进的节律是相同,即:0.5秒,也就是1秒实现两次步进走0.01毫米,按照Pen先生说数字缸每一次步进内的速度是不可控的,但每一次步进的节律是受控的,因此完成一段距离的时间依然是受控的,这不是速度控制吗?如果非要说这不是速度控制,那请看第二段视频。

    第二段视频可以看到我们用10Hz脉冲控制数字缸实现0.01毫米/秒的匀速运动(Pen先生还能看到步进吗?)。虽然第二段视频已经看不到如第一段视频中明显的步进运动,其实这两段视频所使用的是一条数字缸,只是控制步进电机的细分不同,第一段使用1000步/圈,第二段使用的是10000步/圈而已,它的步距理论上已经达到了0.5微米,我们已经无法用肉眼观察到了,其实从控制频率10Hz实现相同的速度控制,大家计算一下也能得到这个细分数。

    数字液压每个步进的过程中阀口都是自动调节的,不是Pen先生说的不受控。

    其原理是:电机打开阀口,例如:5微米,高压油进入油缸前或后腔,油缸开始移动,一边移动一边负反馈去关阀口,当液压缸走到机械导程所对应的位置时,例如:5微米,正好阀口也被液压缸运动推回到关闭位置,此时液压缸失去动力将会停下来,这个过程所使用的时间小于规定的时间,则会看到数字缸走一步停一步,当运行的时间与停止的时间合计达到规定节律的时间后,步进电机开始走第二步,周而复始即可看到如第一段视频的步进运动。

    可能有人此时会问,如果液压缸在负载影响下,在每一步规定的时间内数字缸没有走完规定的行程,那么速度不就不受控制了吗?别急,听我下面分析。

    假如当第一步规定的节律时间内数字缸没有走完规定的行程,例如仅走了4微米,那么首先阀口还保留一定的开度,例如:1微米,此时步进电机将会迎来第二个步进脉冲,阀口将会被继续开大,应该是:5+1=6微米,此时液压缸的运行速度应该会比第一步快,如果这一步液压缸依然未在规定的时间内走完规定的行程且误差增大到2微米,则在第三步时,步进电机打开5微米阀口后再累加上2微米后,阀口将会是7微米,如此类推阀口会越来越大,这个过程其实与PID算法实现对阀口的控制原理是一样的,但它可比Pen先生所说的0.5毫秒要快得多,如果按步进电机较低的每秒钟3转,每转10000脉冲细分,一个调节周期仅仅0.033毫秒,这怕是没有任何伺服控制器和伺服阀能实现的吧?(注:以上有关阀口开度参数仅为表述方便,并非数字液压实际参数)

    如果Pen先生如果依然纠结步进电机10000细分后依然有步进,那么我们采用伺服电机驱动数字缸会怎样呢?

    因此我们可以看到,数字缸的运行速度完全是自动控制的,是精确受控的。

    那么对比现有的其它控制是否有不足或缺陷呢?结合之前在论坛中已经多次证明的数字液压频响比常规伺服阀控系统更高,具有更快的误差纠偏调节能力,因而无论是实现速度控制还是位置控制,都体现了更高的精度性能。这一点在20辊硅钢0.049毫米薄带轧及和液压马达低速稳定控制中得到充分体现和证明。我想Pen先生也应该同意要实现液压马达低速稳定控制,必须控制+阀+执行器构成的系统具有更高频响才行。

    那么我们再看看伺服阀控系统是不是能完全控制液压作动器的速度呢?其实Pen先生早就给过大家答案了,那就是在讨论液压振动时,Pen先生说过他从从来都不会说他能将液压缸的速度、加速度和位置同时现实控制。其实伺服阀控系统也是有控制节律的,首先是计算机本就是采用循环控制方式的,这个循环周期Pen先生说他的高档运动控制器可以达到0.5毫秒。传感器采集、信号处理、传输等也是有时间的,但这两部分相比其它而言是足够快速的,伺服阀响应频率往往是最大的迟滞(不包括作动器和负载),一般大家能买到的高频响伺服阀能达到1毫秒响应,因此从理论上说,1毫秒内液压作动器的速度波动是无法实现控制的。这比起数字液压0.033毫秒的调节周期慢了足足30倍!

    那么通过上述分析我们可以看到伺服阀控系统依然无法实现实时速度控制,并没优于数字缸原理。相反,由于数字缸负反馈完全通过内部的机械反馈构成,是实时无滞后的,因此频响高体现的速度稳定性和精度更高。

    以上都是理论分析,大家基于的原理是相同的,我想谁说对谁说的不对,还是用事实说话吧。希望Pen先生也能拿出液压缸稳定0.01毫米/秒的稳定速度控制视频进行对比。














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     楼主| 发表于 2018-10-29 19:00:49 | 显示全部楼层
    本帖最后由 数字液压 于 2018-10-29 19:17 编辑



    起重机回转装置要求非常低的角速度平稳运行和和越高越好的角分辨率,方可满足高精度的吊装任务。通过数字液压将现有马达进行数字化控制后,低速稳定性和精确的角度分辨能力大幅提升至坦克的瞄准水平(1密位=0.06度),而且这一切无需任何复杂的控制器,也没有任何软件算法,更无需参数调节。。。

    数字液压带给用户的是提升性能并降低技术难度,最终提升产品性能和竞争力!


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     楼主| 发表于 2018-11-2 15:29:23 | 显示全部楼层
    本帖最后由 数字液压 于 2018-11-2 15:37 编辑

    最近液压马达数字化控制的项目较多,有一点新体会。除了开篇提到液压马达低速爬行产生的原因外,由于马达在低速运行时的转动惯量比高速时要小,因此摩擦阻力导致速度波动的影响就会更显突出。反过来说就是马达高速运转时的转动惯量比摩擦阻力大很多,因此体现的速度波动很轻微甚至不可见。
    因此要想在马达低速转动时依然保持其速度稳定性,就要对参与调节控制的系统提出更高的频响要求。
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     楼主| 发表于 2018-11-14 14:17:53 | 显示全部楼层
    本帖最后由 数字液压 于 2018-11-14 14:21 编辑


    二十多吨自重的摊铺机要想实现0.2米/分钟的稳定低速运行在行业内看是几乎不可能的事情,但一样的元器件通过数字化后,低速稳定能力大幅提升几倍,而在伺服阀控系统需要诸多不确定性和高昂价格裹足不前时,数字液压甚至连任何控制器、软件算法都不需要,就可以轻松实现现有装备精密控制提升。

    数字液压推动装备制造业创新升级获得更大竞争和赢利能力。

    @贝贝 @Pen


    摊铺机低速运行

    摊铺机低速运行


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    2017-5-7 10:33
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2018-11-14 14:29:21 | 显示全部楼层
    孤芳自赏吧,懒得和无知的人多说话。
    毕竟我不想当那个对牛弹琴的人
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    2015-2-17 03:29
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    [LV.1]初来乍到

     楼主| 发表于 2018-11-14 15:13:20 | 显示全部楼层
    本帖最后由 数字液压 于 2018-11-14 17:16 编辑
    贝贝 发表于 2018-11-14 14:29
    孤芳自赏吧,懒得和无知的人多说话。
    毕竟我不想当那个对牛弹琴的人

    孤芳自赏?恐怕现在只有贝贝是孤芳自赏了。下面的视频是获得用户认可后,采用数字液压解决现有装备难题的记录。“孤芳自赏”这句贝贝很打脸吗?






    贝贝之前不是要拭目以待吗?结果让贝贝特失望吧?

    可能会有网友不了解这其中的梗。之前贝贝看到亿美博和三一集团签署战略合作协议,顿时五雷轰顶,无奈只得酸酸的说了句:“亿美博玩大了,拭目以待”。结果没过多久就展现在世人面前,那股酸劲儿顿时化作撕心裂肺的痛楚,于是。。。

    @贝贝 哈哈哈哈


    另外,我们在这里谈技术,如果贝贝不能参与技术讨论,那就请到贝贝自己的“。。。几人能理解”的帖子去灌水,那里贝贝给大家准备了一大坑水!
    请 @Pen 维护你制定的规则。








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