Centru de prelucrare CNC Accesorii pentru mașini-unelte CNC: soluții la zgomotul servomotoarelor
Zgomotul este de obicei definit ca componente inutile dintr-un semnal și este omniprezent. În mașinile-unelte CNC și în mediul înconjurător, perturbarea zgomotului este inevitabil, inclusiv deviația cauzată de schimbările de temperatură și diferite semnale de perturbare electrică. Diverse semnale de perturbare a zgomotului vor reduce inevitabil precizia de urmărire a servosistemelor. În dulapul de control al mașinilor-unelte CNC, tehnologia de împământare, tehnologia de ecranare și tehnologia de izolare sunt în general utilizate pentru a elimina influența semnalelor de perturbare a zgomotului.
Proiectarea observatorilor de perturbații pentru diferite semnale de perturbații și compensarea acestora în sistemele de servocomandă este o modalitate de a reduce impactul perturbațiilor și de a îmbunătăți robustețea sistemului. Mulți oameni de știință din țară și din străinătate au efectuat cercetări privind metodele de control al compensației pentru semnalele perturbatoare în controlul servo. KIM şi colab. a proiectat un observator de perturbații fuzzy pentru controlul urmăririi feedback-ului pentru sistemele cu mai multe intrări și ieșiri multiple și a folosit observatorul de perturbații fuzzy pentru controlul vitezei motoarelor sincrone cu magnet permanenți
RYOO şi colab. a proiectat un observator de perturbații robust și a efectuat experimente privind controlul urmăririi pistelor în sisteme de unități de disc optice; LU şi colab. a studiat observatorii semnalelor de perturbare folosind teoria controlului repetitiv al modului de alunecare; Dong Mingxiao și alții au combinat metoda de proiectare cu sensibilitate mixtă pentru a proiecta un controler robust H ∞ pentru servo mașini-unelte CNC.
Articolul analizează impactul perturbațiilor de zgomot asupra acurateței de urmărire a servosistemelor și propune o metodă de control pentru observarea și compensarea semnalelor de perturbare a zgomotului: prin detectarea tensiunii aplicate la servomotor și a deplasării unghiulare de rotație a servomotorului, perturbarea zgomotului. este observată, iar valoarea de compensare a perturbației este adăugată la ieșirea controlerului de poziție pentru a obține compensarea. Experimentele de simulare au fost efectuate pe semnale tipice de perturbare a zgomotului din dinți de ferăstrău.
Modelul sistemului servo cu control numeric și efectele perturbărilor electrice
Schema bloc a unui sistem servo de alimentare în buclă semiînchisă cu perturbări de zgomot. Semnalul de comandă de poziție de la interpolator este setat la X (s), iar semnalul de ieșire de deplasare unghiulară al servomotorului este setat la Y (s). Bucla de control al poziției este setată să adopte control proporțional, iar funcția de transfer este un semnal de perturbare a zgomotului. Eroarea la starea staționară generată de semnalul de perturbare este legată de semnalul de perturbare în sine, precum și de partea dinaintea punctului de acțiune a lui N (s) în servosistemul de alimentare.
Metode de observare și compensare a perturbărilor de zgomot
În sistemul servo de alimentare, se adaugă o legătură de observare și compensare a perturbărilor de zgomot. După cum se arată în figura 2, prin detectarea semnalului de tensiune aplicat servomotor și deplasarea unghiulară a servomotorului, se observă semnalul de perturbare N (s), iar valoarea de compensare a perturbației este adăugată la ieșirea controlerului de poziție la obține compensații.
Din ecuațiile (3) la (5), se poate obține funcția de transfer în buclă închisă G (s) a sistemului cu adăugarea de perturbare a zgomotului și observare și compensator, care este complet în concordanță cu ecuația (2). Acest lucru indică faptul că metoda de observare și compensare pentru perturbarea zgomotului prezentată în Figura 2 poate compensa influența perturbării și poate îmbunătăți capacitatea anti-interferență a sistemului.
Simularea metodelor de observare și compensare a perturbărilor de zgomot
Controlerul de poziție adoptă controlul PID, cu un coeficient proporțional de 8,1, un coeficient integral de 0.002 și un coeficient diferențial de 0.032. Când efectuați cercetări de simulare a compensației observației asupra perturbațiilor de zgomot, setați semnalul de intrare al comenzii de poziție la 2sin (0,4 π t); Perturbarea zgomotului este un semnal de undă cu dinte de ferăstrău cu o amplitudine de 0,5 și o perioadă de 2 secunde.
Când semnalele perturbatoare de zgomot nu sunt luate în considerare, eroarea de urmărire a sistemului de alimentare servo este prezentată în Figura 4, iar eroarea de urmărire a sistemului este în intervalul ± 0.006 mm ; Când semnalele de perturbare a zgomotului sunt adăugate fără observarea și compensarea perturbărilor, eroarea de urmărire este prezentată în Figura 5, iar eroarea de urmărire a sistemului este în intervalul de ± 0,02 mm; După utilizarea metodei de observare și compensare a perturbațiilor de zgomot menționată în articol, eroarea de urmărire este prezentată în Figura 6, iar eroarea de urmărire a sistemului se află în intervalul de ± 0,007 mm. Comparația arată că metodele de observare și compensare a perturbațiilor de zgomot studiate pot îmbunătăți în mod eficient capacitatea anti-interferență a sistemului de alimentare servo.
Concluzie
Semnalele de zgomot sunt peste tot, iar la interfața driverului sistemului servo din mașinile-unelte CNC, perturbațiile de zgomot includ deriva cauzată de schimbările de temperatură și diferite semnale de perturbații electrice. Diverse semnale de perturbare a zgomotului vor reduce inevitabil precizia de urmărire a servosistemelor. În articol, o metodă de observare și compensare a perturbațiilor de zgomot este concepută nu din perspectiva hardware-ului, ci din perspectiva compensării software: prin detectarea tensiunii aplicate la servomotor și a deplasării unghiulare de rotație a servomotorului, zgomotul. se observă o perturbare, iar valoarea de compensare a perturbației este adăugată la ieșirea controlerului de poziție pentru a obține compensarea. Simularea semnalelor tipice de perturbare a undelor cu dinți de ferăstrău arată că metoda de observare și compensare propusă poate îmbunătăți în mod eficient precizia de urmărire și poate îmbunătăți capacitatea anti-interferență a sistemului. Această metodă este un supliment benefic pentru tehnologia hardware anti-interferență.