控制兩個(gè)或多個(gè)氣缸執(zhí)行器的控制方法

2022年08月02日 14:01:11人氣：522來源：深圳市藤倉自動(dòng)化有限公司

　　一些液壓應(yīng)用需要協(xié)調(diào)兩個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)。一個(gè)常見的例子是以相同的速度和相同的位置同時(shí)移動(dòng)兩個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器。有幾種方法可以解決這個(gè)問題。過去，通常將一個(gè)致動(dòng)器連接到另一個(gè)致動(dòng)器，其中一個(gè)是主致動(dòng)器。其他執(zhí)行器將嘗試跟隨主機(jī)的實(shí)際位置。

　　有幾個(gè)問題。由于噪聲和反饋分辨率的原因，很難計(jì)算主機(jī)的速度。另外，如果奴隸跟不上，肯定有辦法拖住主人。最后，從動(dòng)執(zhí)行器總是落后于主執(zhí)行器。更好的方法是為每個(gè)軸生成相同的虛擬主機(jī)。如果存在以下錯(cuò)誤，所有執(zhí)行器的錯(cuò)誤應(yīng)該相同。然后，您可以減慢所有從屬虛擬主機(jī)的速度。

　　如今，現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制器為其控制的每個(gè)執(zhí)行器生成目標(biāo)運(yùn)動(dòng)曲線。目標(biāo)運(yùn)動(dòng)曲線包括目標(biāo)位置、速度和加速度。有時(shí)，計(jì)算目標(biāo)加速度或加速度的導(dǎo)數(shù)。

　　跟隨目標(biāo)或虛擬主機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是虛擬主機(jī)無噪音，因此可以為所有從機(jī)生成相同的目標(biāo)速度和加速度。然后，從機(jī)可以使用該信息生成速度和加速度前饋。這大大減少了以下錯(cuò)誤。

　　前饋估計(jì)或預(yù)測致動(dòng)器以任何目標(biāo)速度和加速度移動(dòng)所需的控制輸出。如果估計(jì)值在實(shí)際值的5%以內(nèi)，PID只需要修正5%的誤差，而不是全部。

　　為所有從站生成目標(biāo)位置、速度和加速度，操作員可以為所有執(zhí)行器生成不同的運(yùn)動(dòng)曲線，并根據(jù)時(shí)間執(zhí)行。有時(shí)，致動(dòng)器必須移動(dòng)到不同的位置，同時(shí)移動(dòng)不同的距離和速度，但仍然同時(shí)到達(dá)。這可以通過將需要移動(dòng)最遠(yuǎn)的致動(dòng)器設(shè)置為主致動(dòng)器來輕松實(shí)現(xiàn)。

　　接下來，對(duì)于每個(gè)從動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，求出從動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的距離與主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的距離之比，然后將主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度、加速度和減速度乘以該比，得到從動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度、加速度和減速度。因此，如果從機(jī)需要移動(dòng)主機(jī)一半的距離，從機(jī)的目標(biāo)速度、加減速將是主機(jī)的一半。

　　這方面的一個(gè)例子是鋸木廠鉆機(jī)應(yīng)用。原木不是的圓柱體；它們稍微呈圓錐形或圓錐形。為了從原木中獲得用的木材，鉆機(jī)的膝蓋需要移動(dòng)不同的距離，以使原木進(jìn)入切割位置。但重要的是，所有膝蓋要同步同時(shí)移動(dòng)到最終位置，這樣就不會(huì)彎曲圓木。

　　在一些應(yīng)用中，致動(dòng)器使用獨(dú)立的功能作為時(shí)間的函數(shù)來移動(dòng)。x和y致動(dòng)器可以從一塊材料上切割圖案。因此，每個(gè)執(zhí)行器都需要根據(jù)時(shí)間執(zhí)行其運(yùn)動(dòng)曲線。如果X和Y致動(dòng)器想要執(zhí)行相同的功能，它們只會(huì)在一條直線上來回移動(dòng)。沒用；x和y運(yùn)動(dòng)曲線必須不同。

　　一種方法是使用凸輪表或三次樣條。凸輪允許操作者根據(jù)一組時(shí)間指示一組位置。每個(gè)致動(dòng)器可以有自己的一組位置，但是它們應(yīng)該共享相同的一組時(shí)間。這確保了X和Y致動(dòng)器可以在的時(shí)間處于的X和Y坐標(biāo)。如果有必要，這項(xiàng)技術(shù)可以擴(kuò)展到兩個(gè)以上的執(zhí)行器。

　　最復(fù)雜的版本出現(xiàn)在多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用凸輪表/三次樣條作為外部主機(jī)或編碼器的功能時(shí)。鋸木廠行業(yè)的一個(gè)例子是讓原木通過鋸的切割頭和進(jìn)料鏈。在這種情況下，連接到進(jìn)給鏈的編碼器計(jì)算鏈條的速度。

　　當(dāng)原木損壞光滑的眼睛時(shí)，編碼器重置為0。編碼器計(jì)數(shù)或位置用于將每個(gè)致動(dòng)器的凸輪表/立方脊轉(zhuǎn)到其位置。這樣做的好處是，如果鏈條改變速度，所有齒輪傳動(dòng)都會(huì)相應(yīng)地改變速度。這需要一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，但它是在運(yùn)動(dòng)控制器內(nèi)部完成的。

　　這種方法的難點(diǎn)在于致動(dòng)器現(xiàn)在與進(jìn)給鏈編碼器相匹配。很容易讀取計(jì)數(shù)并將其縮放到該位置。然而，當(dāng)進(jìn)給鏈的編碼器有很大的抖動(dòng)時(shí)，很難計(jì)算出準(zhǔn)確的速度，因?yàn)殒湕l中的每個(gè)環(huán)節(jié)都穿過鏈輪。這使得很難計(jì)算進(jìn)給鏈的速度和加速度，但有必要使用前饋增益。

　　進(jìn)給鏈應(yīng)該以恒定的速度運(yùn)行，因此加速度計(jì)算可能并不重要。但是鏈條的速度很重要，因?yàn)樗糜谟?jì)算從動(dòng)執(zhí)行器的目標(biāo)速度。如果可以從致動(dòng)器計(jì)算出精確的目標(biāo)速度和加速度，它們可以用于計(jì)算前饋和改善跟蹤。濾波可以減少鏈輪引起的編碼器噪聲，提高速度估計(jì)。

　　一般來說，工程師不應(yīng)該適應(yīng)不受運(yùn)動(dòng)控制器控制的執(zhí)行器的反饋。如果運(yùn)動(dòng)控制器控制致動(dòng)器，應(yīng)使用目標(biāo)位置、速度和加速度，而不是反饋或?qū)嶋H位置、速度和加速度。始終嘗試跟隨計(jì)算機(jī)生成的目標(biāo)位置、速度和加速度，因?yàn)檫@些通常是高精度浮點(diǎn)值，而不是噪聲和量化的位置。

關(guān)鍵詞：執(zhí)行器控制器 PID 編碼器加速度計(jì)

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