讨论：伺服系统怎样精确的控制速度和位置？

PEN

这列火车已经离开了轨道。
不再是位置和速度控制。

这是我的计算，支持我的说法，机械反馈和P唯一控制是缓慢的。 即使移动5微米也需要很长时间。

我请任何教授或工程师驳斥我的计算。
我假设固有频率为10Hz，阻尼比为0.3333

http://deltamotion.com/peter/Mathcad/Mathcad%20-%20T1C1%20P%20Only%20Laplace.pdf

jswjxzd

这里面有2个速度，pLc发脉冲的速度(频率)和油缸杆位移速度，如是机械反馈的方案，这两者并非一一对应的关系，脉冲可以是一条直线，油缸位移速度应是一个近似梯形(两头有加减速)，而且时长也不等(执行延迟)，我只所以说近似因为油压如不稳定还有一个动态平衡的波动。我不否认你这种方案的实际效果，我只是觉得你的说法(脉冲频率对应油缸运行速度)有问题，而且你们认为电子反馈的就一定不如你们的，我也不认可。我也用位移传感器(电子反馈)加pLC做个类似的方案，效果也很好，成本也很底。

jswjxzd

这里面有2个速度，pLc发脉冲的速度(频率)和油缸杆位移速度，如是机械反馈的方案，这两者并非一一对应的关系，脉冲可以是一条直线，油缸位移速度应是一个近似梯形(两头有加减速)，而且时长也不等(执行延迟)，我只所以说近似因为油压如不稳定还有一个动态平衡的波动。我不否认你这种方案的实际效果，我只是觉得你的说法(脉冲频率对应油缸运行速度)有问题，而且你们认为电子反馈的就一定不如你们的，我也不认可。我也用位移传感器(电子反馈)加pLC做个类似的方案，效果也很好，成本也很底。

jswjxzd

在这我不仿说说我做的方案，位移传感器我用的是拉线编码器，一个手动换向阀加装一个伺服电机而改装出的简宜伺服阀，用PLC加触摸屏，在屏上设定缸运行速度(脉冲频率)和长度，在pLC编程里根据频率大小换数出电机起始运行长度(对应阀开口大小)，再根据读取的位移反馈值和己发出的脉冲数作减法运算，根据计算结果控制电机正反转和未端关闭。因客户要求不高，本方案完全满足客户要求。要我们并非做学术研究，所以并没有做过多的实验。但我认为理论上这个方案并不会比机械反馈的差。

jswjxzd

至于成本和改造难易度你们自己比较。

changtongli

PEN 发表于 2017-12-2 19:46
这列火车已经离开了轨道。
不再是位置和速度控制。

"这列火车已经离开了轨道。" 哈哈，hah

看着一桌子落叶，一脸无奈！

本来只是路过，见有人在树荫下喝茶闲聊。闲暇无事，拉一把椅子，坐下来，插话闲聊，喝茶。阳光不错，微风拂面，只是泛泛的讨论些什么很基础的，很广义的液压伺服控制，没有什么具体的事情。这样，你提一杯茶，我也提一杯茶，你再提一杯茶，我再提一杯茶......享受这阳光、这时节，消磨打发时光。理论啊，技术嘛，也不就像古人写首诗，吟首词，亦或作个赋。打分时间的玩意！时而，叶子落在周围，也无碍闲聊。偶然一片叶子偏偏自行落在桌子上的茶碗里.......

今天来看，一桌子的落叶，一脸无奈。



其实，我真不想讨论这个旧话题，已经非常清楚的事情了，没有讨论的价值！

步进电机+直线机液伺服（也有称为步进液压缸、数控步进液压缸、数字液压缸）的核心部件就是（螺杆螺母反馈的）机械液压伺服系统，因此它就是液压伺服技术里面的一种，是相对简单的一种。

这个就是传统的液压控制技术。因为：难道现在今天步进电机的控制技术还算是先进的控制技术吗？   步进电机+直线机液伺服机构 怎么 就突然变成  不是传统技术的XXXX

机械液压伺服相对电液伺服，成本低，精度也低。闭环调整不方便，不能使用更复杂的控制办法，几乎只有P控制。这是定性的结论。


步进液压缸的最高速度与位置精度之间关系有如图7所示。
简单地说：要么高速度，精度比较差；要么高精度，速度则快不了。道理简单，这种液压缸的机械液压伺服反馈系统采用螺杆螺母作为反馈元件（直线传感器）。

螺杆螺母装置的精度与速度关系就是图7，恰如螺旋测微仪（千分尺），通过螺距缩小和螺旋升角减小，产生了测量精度，得需要旋转《微调旋钮》多少圈才走1毫米。


详见：
https://www.iyeya.cn/blog-37995-881.html


尽管步进液压缸的性能如图7所示。它也是一种实用装置！在需要一定位置控制精度，不需要高速运动的场合和需要相对较高速度运行，但是精度可以较低（也比液压传动高，毕竟里面是液压伺服技术。液压传动与液压伺服不是一类东西）的地方能够找到应用价值。



附, 螺旋测微仪



螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成的，即螺杆在螺母中旋转一周，螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离。因此，沿轴线方向移动的微小距离，就能用圆周上的读数表示出来。


螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm，可动刻度有50个等分刻度，可动刻度旋转一周，测微螺杆可前进或后退0.5mm，因此旋转每个小分度，相当于测微螺杆前进或后退这0.5/50=0.01mm。可见，可动刻度每一小分度表示0.01mm，所以以螺旋测微器可准确到0.01mm。由于还能再估读一位，可读到毫米的千分位，故又名千分尺。

PEN

Changtongli，请研究我的pdf文件。
在PTC 2017上，我向AN教授展示了一些Mathcad文件。对于执行器和控制方法的任何实际组合，我都有大约800个例子。

我相信有些东西应该教给技术人员，更多的东西应该教给设计工程师。
对于技术人员，v = Q / A是可以的，但对于工程师来说不是。
同样，大多数人都被教导每个增益在PID中的作用。我得到了这个，P获得了这个，而D获得了任何东西。
这对技术人员而言是好的，但对于工程师来说则不然
工程师应该选择他们想要的响应，并选择闭环极点和零点位置。然后计算将实现闭环极点和零点位置的增益，从而得到所需的响应。

现在我清楚数字液压缸对控制理论一无所知。

我可以问他们如何使用步进电机做出S曲线坡道，但我会得到更多的“噪音”作为回应。

使用步进电机产生S曲线斜坡是非常困难的，因为每个步骤的周期都在不断变化。为了实现步进电机的S曲线斜坡，需要非常复杂的FPGA编程。

数字滚筒如何能够顺利地跟随步进电机步进？
它不能。

我还在日本。我没有很好的翻译。


Changtongli, please study my pdf file.
At PTC 2017 I showed professor AN some of my files Mathcad files.  I have about 800 examples for just about any practical combination of actuator and control method.

I believe there are some things that should be taught to techinicians and more detailed things should be taught to design engineers.
v=Q/A is OK for technicians but not for engineers.
Likewise,  most people are taught what each gain does in a PID.   I gain does this, P gain do that, and D gain does whatever.
This is OK for technicians but not for engineers.
Engineers should choose the response they want and select the closed loop pole and zero locations.   Then calculate the gains that will achieve the closed loop pole and zero location therefore the desired response.

It is clear to me now the digitial hydraulic cylinder people know nothing about control theory.

I could ask how do they make a s-curve ramp using a stepper motor but I would get more 'noise' in response.

Generating a s-curve ramp using a stepper motor is very difficult because the period of each step is constantly changing.  It takes very tricky FPGA programming to accomplish s-curves ramps for a stepper motor.

How can the digital cylinder follow the stepper motor steps without error?
It can't.

I am still in Japan.  I don't have good translation.

PEN

ysx317，
你问如何控制位置和速度。多年来，你说你一直在控制液压缸，你应该知道如何控制位置和速度


我曾经说过我们如何产生目标位置，速度和加速度。
你没有告诉我们如何产生目标位置的速度和位置。

机械反馈的反应对于短时间移动是有效的，但是如果使用前馈，当使用P单独控制时，可以将响应时间减少至少3次。 Ysx317没有提到前馈。

我的最后一个pdf分享了很多关于如何优化数字钢瓶，但首先必须知道阻尼比和固有频率。如果阻尼比和固有频率不知道，那么您怎么知道如何切断阀芯？

这是一个有40多页的话题
我可以
你不能
我可以
你不能
...
...
...

40多页的噪音。
像我一样展示你的计算。
我的计算表明，只有当自然频率和阻尼比较高时，P只有控制效果很好，但由于没有增益调整，数字气缸将很难控制欠阻尼液压系统。
exp的错误衰减（-2 * decay_ratio * natural_frequency / 3）
没有办法来争辩这个。

我们使用五阶多项式来生成斜坡。
你用什么？

我们可以选择使用P，I，D和二阶导数的任意组合。
你只有一个P增益，你不知道

物理和数学是通用语言。

Ysx317

PEN回答的很好，我做个假设：100mm直径的油缸，活塞杆直径60mm，总行程1800，我现在要完成一个循环:伸出:第一段速度200mm/ s,行程700mm，第二段速度100mm/s,行程1000mm,停止5秒，然后高速（每秒400）返回原点。
你简单说说怎样控制？

蜻蜓

数字液压您好：有一个问题请教，假如用两个数字缸同步控制，两缸用同一油源，如果机构是偏载的，比如一个缸是100kg，另一个缸80kg，给两缸相同脉冲数，则两缸阀开口相同，我现在的理解是，两阀压差不同，尽管两缸最终位置相同，但两缸速度会不同，请教：这样理解对不对？数字液压缸如何解决偏载控制的？