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如何不设计液压伺服系统。

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  • TA的每日心情
    开心
    2017-1-29 23:32
  • 签到天数: 58 天

    [LV.5]常住居民I

    发表于 2018-10-27 00:14:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
    我的新液压系统
    整个夏天,我们聘请了一名大学生设计液压系统。 目标是使固有频率小于10且阻尼系数小于0.5。 自然频率和阻尼因子越低越好。 我想要一个系统,即使不是不可能,使用具有速度和加速度前馈的PID优化闭环增益以获得良好的运动也是非常困难的。
    学生达到了目标。

    最终结果是一个系统,当收缩时,每伏特每秒约5英寸,每延伸一英寸每秒。
    天然频率约为6.4赫兹,阻尼系数约为0.15,极低。

    除非加速度非常低,否则这种液压伺服系统几乎不可能优化控制器增益。


    How Not to design a hydraulic servo system.

    My New Hydraulic System.
    Over the summer we hired a college student to design a hydraulic system.   The goal was to have a natural frequency less than 10 and a damping factor less than 0.5.   The lower the the natrual frequency and damping factor the better.   I wanted a system that would be extremely difficult if not impossible to optimize the closed loop gains for good motion using a PID with velocity and acceleration feed forward.
    The student met the goals.

    The end result is a system with a can of about 5 inches per second per volt when retracting and 5.7 inches per second per volt when extending.
    The natrual frequency is about 6.4 Hz and the damping factor about 0.15 which is extremely low.

    This hydraulic servo system is almost impossible to optimize controller gains unless the accelerations are very low.

    如何不设计液压伺服系统。

    如何不设计液压伺服系统。
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    该用户从未签到

    发表于 2018-10-27 21:07:53 | 显示全部楼层
    是一篇英文翻译?给我们看什么呢
  • TA的每日心情
    开心
    2017-1-29 23:32
  • 签到天数: 58 天

    [LV.5]常住居民I

     楼主| 发表于 2018-10-28 01:01:05 | 显示全部楼层
    我的中国人很穷。 我说英语。
    我用英文写作,用电脑翻译成中文。
    然后我用电脑将中文翻译成英文,看看意思是否有所改变。

    有时计算机翻译很差。 有时会忘记翻译“不”这个词。 这改变了我想说的意思。 我真正想说的是用英文写的。

    过去,我有来自中国的人工翻译来帮助纠正计算机错误。 现在我没有。

    图中的液压系统用于培训学生。 设计是有意的。 使用反复试验很难控制。

    My Chinese is poor.  I speak English.
    I write in English and use a computer to translate to Chinese.
    Then I use the computer to translate the Chinese back to English to see if the meaning changes.

    Sometimes the computer translation is poor.  Sometimes it forgets to translate the word 'not'.  This changes the meaning of what I am trying to say.  What I really meant to say is written in English.

    In the past I had human translators from China to help correct the computer errors.  Now I do not.

    The hydraulic system in the picture is for training students.  The design is intentional.  It is very difficult to control using  trial and error.




    补充内容 (2019-2-21 11:28):
    更正
    我的普通话很穷。 我说英语。
  • TA的每日心情
    开心
    2015-2-17 03:29
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2018-10-28 12:50:57 | 显示全部楼层
    本帖最后由 数字液压 于 2018-10-28 13:04 编辑
    PEN 发表于 2018-10-28 01:01
    我的中国人很穷。 我说英语。
    我用英文写作,用电脑翻译成中文。
    然后我用电脑将中文翻译成英文,看看意 ...

    Pen先生很认真,值得赞扬!

    的确有时Google和百度等的机器翻译差强人意,仅仅会从字面进行翻译而没有语意语境的修正,这会让很多翻译后的内容与实际想表达的产生很大差异。

    Pen先生,给您推荐一个翻译水平较高的,带有部分语意调整的翻译——腾讯翻译君,通过翻译您相同的英文到中文,显然比您现在使用的Google要更符合您要表达的意思,尤其是第一句,Google和百度翻译出来的内容很让人产生误解,但“腾讯翻译君”(https://fanyi.qq.com)则很准确的表达了Pen先生的原意。

    以下是翻译内容:

    我的中文很差。我会说英语。
    我用英语写作,用电脑翻译成中文。
    然后我用电脑把中文翻译回英文,看看意思是否变了。
    有时电脑翻译很差。有时它会忘记翻译“不”这个词。这改变了我想说的意思。我真正想说的是用英语写的。
    在过去,我有来自中国的人工翻译来帮助纠正计算机错误。现在我不想了。
    图中的液压系统是用来训练学生的。。用试错法很难控制。

    另外发现“微信”(英文App应该叫:weichat)自带的翻译具有语意修正(AI的典型应用),更准确的表达了原文的意思,见下面文字和截图:
    =============================================
    我的中文不好。我说英语。
    我用英语写作,并用计算机将其翻译成中文。
    然后我使用电脑把中文翻译回英文,看看意思有没有改变。

    有时计算机翻译很差。有时会忘记翻译“not”这个词。这改变了我想说的意思。我真正想说的是用英语写的。

    过去,我有中国的翻译人员帮助纠正计算机错误。现在我没有了。

    图中的液压系统是为培养学生而设计的。这个设计是故意的。用试错法来控制是很困难的。
    =============================================


    IMG_2175.PNG


  • TA的每日心情
    慵懒
    2016-2-27 10:51
  • 签到天数: 8 天

    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 2018-10-28 20:22:13 | 显示全部楼层
    楼主这系统的固有频率低,是否故意的?
    Is the low natural frequency of the system an intension of Mr. Pen?
  • TA的每日心情
    开心
    2017-1-29 23:32
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    [LV.5]常住居民I

     楼主| 发表于 2018-10-29 00:21:48 | 显示全部楼层
    是的,设计是有意的。

    使用具有速度和加速度前馈的PID很难控制负载。

      如果加速和减速非常慢,带速度和加速度前馈的PID可以控制该系统。 慢动作通常是不可接受的。 我们有培训课程,我们教学生如何优化困难的系统。

    液压伺服系统应设计成具有比加速频率高得多的固有频率。
    系统的固有频率应该比加速频率高大约四倍。

    http://www.iyeya.cn/thread-63339-1-2.html
  • TA的每日心情
    慵懒
    2016-2-27 10:51
  • 签到天数: 8 天

    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 2018-10-31 01:39:01 | 显示全部楼层
    PEN 发表于 2018-10-29 00:21
    是的,设计是有意的。

    使用具有速度和加速度前馈的PID很难控制负载。

    若加速度是5米/s^2,如何找出加速频率?
    If the acceleration is 5m/s^2, how to find out the acceleration frequency?
  • TA的每日心情
    开心
    2017-1-29 23:32
  • 签到天数: 58 天

    [LV.5]常住居民I

     楼主| 发表于 2018-11-3 00:53:20 | 显示全部楼层
    本帖最后由 PEN 于 2018-11-3 00:55 编辑

    加速频率不仅由加速度决定。
    很明显,加速度单位不是1 /秒。

    如果运动是正弦波,那么加速的频率应该是正弦波的频率。

    以5m / s ^ 2加速到0.5m / s的速度需要0.1秒。加速到-5m / s ^ 2停止。这也需要0.1秒。这个周期一起是0.2秒或1 / 0.2s = 5Hz。

    在下图中,加速频率为5Hz。命令是以250mm / s的速度移动25mm并且加速度为2500mm / s ^ 2加速斜坡使用余弦函数。如果使用线性斜坡,仍然会有5Hz加速度的基本频率,但液压系统可能无法遵循更高频率的谐波。为避免谐波,请使用s曲线斜坡。请注意,图中加速率高于2500 mm / s ^ 2。这是因为2500 mm / s ^ 2是平均加速度,而不是峰值加速度。

    在图中,模拟的固有频率是10Hz。固有频率至少应为加速频率的4倍,以便进行良好控制。
    FOA 5Hz Acc.png
    FOA 5Hz.png
  • TA的每日心情
    开心
    2015-2-17 03:29
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2018-11-7 04:16:10 | 显示全部楼层
    实物都有了,为何仅有仿真而没有实际测试的记录和视频呢?
  • TA的每日心情
    开心
    2017-1-29 23:32
  • 签到天数: 58 天

    [LV.5]常住居民I

     楼主| 发表于 2018-11-7 12:18:59 | 显示全部楼层
    我有一个视频。我等着添加中文翻译。

    起初,系统来回移动。控制非常好,因为它使用我们的特殊算法。客户不需要知道算法,因为增益优化很容易。

    然后我尝试通过速度和加速度控制优化标准PID的控制器增益。您可以看到这不能很好地工作,因为系统非常欠阻尼且固有频率很低。
    当我尝试移动负载时,加速频率为5 Hz,但固有频率仅为6.5 Hz左右,而不是4x5Hz = 20Hz。普通控制器无法很好地控制该系统。

    然后我使用相同的数据,但使用我们的高级算法来优化控制器增益。我可以增加控制器增益并且仍然稳定并且控制得非常好。

    YSX说有复杂的算法。是的,但他们是在fimware。用户不需要知道它们。 YSX表示,优化控制器增益需要时间。你可以看到它只需要大约一分钟。

    RMC运动控制器控制的系统的加速频率为6.5Hz / 5Hz或约1.3至1的固有频率。对于具有速度和加速度前馈的普通PID,这远低于4比1。

    数字液压说理论只适用于理想系统。这是证明理论总是适用于那些知道它的人。

    那么这是什么意思?为了使系统更好,我将拆下软管并使圆柱直径为50毫米而不是25毫米。但是,这会将最高速度从1 m / s降低到约250 mm / s。这会减缓生产。

    RMC控制器将通过增加产量来收回成本。

    http://deltamotion.com/peter/Videos/NF-FOA.mp4

    I have a video.  I was waiting to add a Chinese translation.

    At first the system is moving back and forth.  The control is very good because it uses our special algorithms.  The customer does not need to know the algorithms because the gain optimization is easy.

    Then I try optimizing the controller gains for a standard PID with velocity and acceleration control.  You can see this doesn't work well because the system is very underdamped and the natural frequency is low.
    When I try to move the load the frequency of acceleration is 5 Hz but the natural frequency is only about 6.5 Hz, not 4x5Hz=20Hz.   A normal controller can not control this system well.

    Then I use the same data but use our advanced algorithms to optimize the controller gains.   I can increase the controller gains and still be stable and control very well.

    YSX says there are complicated algorithms.  Yes there are but they are in fimware.  The user doesn't need to know them.  YSX says it takes time to optimize the controller gains.  You can see it takes only about a minute.

    The RMC motion controller is controlling a system with a frequency of acceleration to natural frequency of 6.5Hz/5Hz or about 1.3 to 1.   This is much lower than 4 to 1 for a normal PID with velocity and acceleration feedforward.

    Digital hydraulic says theory only works on ideal systems.   This is proof theory always works for those that know it.

    So what does this mean?   To make the system better I would remove the hose and make the cylinder diameter 50mm instead of 25mm.  However, this would reduce the top speed from 1 m/s to about 250 mm/s.   This would slow production.

    The RMC controller will pay for itself with increased production.

    http://deltamotion.com/peter/Videos/NF-FOA.mp4



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