为什么Delta控制器中不使用速度环作为液压伺服位置环的内环

Ysx317

back2049 发表于 2018-3-16 01:47
用数字反馈应该影响不大，通常可以加入低通滤波器对于模拟量输入；我考虑的是位置闭环的同时速度也进行闭 ...

back2049：你分析一下，数字液压缸实际上速度环和位置环都有，因为当负载发生变化时，通过反馈直接改变阀口开度从而改变流量，弥补因负载变化引起的速度变化，当速度与输入速度相等时，就保持这个阀口开度，所以，数字缸有很好的速度跟踪和位置跟踪。并且所有这些调节都是自动完成的。当主动信号发完后，阀口上保留的脉冲数将全部输出后油缸停止运动。但可能出现一个小小的死区（0.0几毫米）即静差。如果需要消除这个静差，只需多发几个脉冲即可，或者反向发几个脉冲也可以。总之，液压是大功率传动的，精度一般到丝米级已经足够用了。至少满足了90%以上的要求，足也。

back2049

Ysx317 发表于 2018-3-16 11:59
back2049：你分析一下，数字液压缸实际上速度环和位置环都有，因为当负载发生变化时，通过反馈直接改变阀 ...

数字缸控制是位置闭环控制，速度限制，脉冲的累加相当于位置斜坡，脉冲频率相当于速度；纯速度闭环控制是不管位置指令，目标是调节速度闭环，位置在速度调整中可能存在不到位；速度闭环需要实际速度反馈，对于模拟量信号反馈，其实纯微分是不行的，加滤波会导致滞后，需要其他方式去处理；理论上说位置环的输出就是速度环的指令，两个环是串联关系

Ysx317

back2049 发表于 2018-3-16 14:53
数字缸控制是位置闭环控制，速度限制，脉冲的累加相当于位置斜坡，脉冲频率相当于速度；纯速度闭环控制是 ...

你的说法非常正确，速度闭环保证不了位置，位置闭环串连速度闭环更好，实际精确快速微位置闭环就是带有速度闭环的成分。数字缸就是如此。所以说数字缸既能控制速度又能控制位置就是这个道理。明白人一说就清楚，除非是装糊涂。

PEN

YSX317有正确的想法。 YSX317需要做更多的研究来做脉冲补偿。 看起来，脉冲补偿仅仅是速度的函数。
小距离高速移动的例子是必需的。

对于最快的生产速度，移动速度必须很快。 短的动作是良好的液压控制节省最多的钱。 在生产中，在0.2和0.3秒之间进入位置的区别很大。 在某些情况下，速度永远不会保持不变。

用英语看这个主题。
https://forum.deltamotion.com/viewtopic.php?f=18&t=524
没有恒定的速度。 周期时间很短，所以任何延迟都会降低产量。

YSX317 has the right idea.  YSX317 needs to do more research to do pulse compensation.   It appears that pulse compensation is only a function of velocity.
Examples of small distance moves at high speeds are required.

For the fastest production rates moves must be fast.  Short moves are where good hydraulic control saves the most money.   The difference between getting into position in .2 and .3 seconds is a lot when it comes to production.   In some cases the velocity is never constant.

See this thread in English.
https://forum.deltamotion.com/viewtopic.php?f=18&t=524
There is no constant velocity.  Cycle times are small so any delay reduces production.

数字液压

Ysx317 发表于 2018-3-16 15:29
你的说法非常正确，速度闭环保证不了位置，位置闭环串连速度闭环更好，实际精确快速微位置闭环就是带有速 ...

这三条线记录的是不同性能的数字缸跟随能力，最左侧红色线跟随误差较小。Pen先生说得很对，在工业化生产中，看似很小的滞后，日积月累将会产生巨大的效益损失，因此一个好的传动控制系统，既要保证精度，同时还要尽可能提高速度创造更高效益。

我们曾为冲压机设计的数字液压系统，3秒钟完成从上料、冲压、保压、出料等全过程，如果能提高0.1秒，用户每年就能额外产生超过3%的利润，对于传统制造业而言，3%利润可能意味着生存与灭亡。

slsheng

       北京思路盛对液压伺服位置闭环控制器没有速度闭环控制的理解：
       对于比较好的线性特性伺服阀开环控制电压与速度的对应关系已经足够好。通过对带拐点的阀进行补偿和通过其他办法实施非线性阀特性补偿，控制电压和油缸速度也可以实现良好的对应关系。 就像带速度闭环的伺服驱动电机给定电压和电机速度是有刚性很好的的速度对应关系一样，所以上位运动控制器就都不再做速度闭环控制了。
         下面几点进一步说明了没有速度闭环还可以实现高精度的原因：
1.伺服位置闭环控制器自带了位置目标值，速度目标值生成器，直接采用速度目标值做速度前馈控制，这可消除90%（估计值）以上的位置闭环控制误差。位置闭环的PID控制分量和加速度前馈控制分量再将剩余的10% 的位置误差可以解决。因为位置闭环的PID需要解决的误差已经很小，这个时候用户可以设定更大的PID系数值，使得系统又不震荡，又可以将位置误差减小到最小。
2.位置闭环追求全程的位置误差最小控制。其实瞬间的速度误差（很多是产生于干扰信号）对于位置误差的影响并不大。
3. 位置闭环中的微分控制分量就是对瞬时速度误差进行消除的。
4. DELTA控制器带的二阶微分控制分量还可以对加速度的误差进行消除。

如果希望更多交流可以联系我们slsheng@163.com

back2049

slsheng 发表于 2018-3-26 18:25
北京思路盛对液压伺服位置闭环控制器没有速度闭环控制的理解：
       对于比较好的线性特性伺服阀 ...

对于我来说微分就是电子阻尼，我大部分应用中都不用，微分对高频干扰由于太灵敏不是很好用

PEN

我给出了如何导出电机内部闭环传递函数的图片。电机传递函数比液压传动装置传递函数简单，因此更容易理解。

首先导出电机内部速度环的符号公式。然后内部回路用作执行器传递函数，但它必须通过乘以1 / s积分来将输出转换为位置。

然后使用外PI循环来控制内循环。结果是s ^ 0和s ^ 1的系数有两个增益。一个来自内部循环，另一个来自外部循环。如果内环增益改变，则应该改变相应的外环。

级联回路的另一个问题是，组合闭环传递函数的阶数比通过一个PID控制器而不是两个PI控制回路控制电机的阶数要高。当使用一个PID时，最终的闭环传递函数仅为三阶。当使用PID时，s ^ 0，s ^ 1和s ^ 2中只有一个增益。

I made picture showing how to derive the inner closed loop transfer function for a motor.  The motor transfer function is simpler than a hydraulic actuator transfer function so it is easier to understand.

First the symbolic formula for the motor's inner velocity loop is derived.  Then the inner loop is used as the actuator transfer function but it must be integrated by multiplying by 1/s to convert the output to position.

The outer PI loop is then used to control the inner loop.  The result is that the coefficients for s^0 and s^1 have two gains.   One from the inner loop and one from the outer loop.   If the inner loop gain is changed the corresponding outer loop should be changed.

Another problem with cascaded loops is that the order of the combined closed loop transfer funcion is one higher than if the motor was controlled by one PID controller instead of two PI control loops.  When one PID is used the final closed loop transfer function is only third order.  When a PID is used there is one and only one gain for s^0, s^1 and s^2.