Алгоритмы планировщиков движения электропривода

Post Reply
sdv_cyborg!
Posts: 19
Joined: 26 Jul 2018, 20:30

Алгоритмы планировщиков движения электропривода

Post by sdv_cyborg! » 22 Feb 2019, 08:41

Здравствуйте.

В работе над нашими изделиями возникла необходимость реализации управления не только по заданию скорости (с джойстика, например) или указания двигаться в конкретную точку и в ней "стоять", но также и двигаться по четко заданному маршруту. В предыдущих проектах мы данную возможность реализовали с помощью задатчика интенсивности - суть интерполятора положения, который целевой линейный маршрут разбивал на шаги и "скармливал" их на вход регулятора положения сервопривода (речь идет о трехконтурной системе подчиненного регулирования ДПТ, а в дальнейшем и BLDC). В целом, если честно, результат был так себе: если интервалы между шагами были меньше постоянной времени сервопривода в целом (с точки зрения управления по положению), то рабочий орган в итоге вырисовывал "лесенку" вместо прямой линии, если же больше - то ввиду своей инерционности сервопривод сглаживал шаги, но также возникало запаздывание рабочего органа и на "изломах" маршрута опять-таки острые углы либо сглаживались, либо разбивать такие маршруты на несколько прямых отрезков, между которыми привод останавливался. В целом, ввиду того, что в предыдущих проектах эти системы применялись в автоматизированных установках полива (для помывки техники и пожаротушения), то, можно сказать, эта система работала на отлично - для нее 1.5 - 2 градуса отклонения от маршрута, пока она его отрабатывает - это отлично, а переход в конечную точку или отработка задания по скорости выполнялись с еще большей точностью.

Однако, в целях самообразования и также в связи с тем, что в дальнейшем нам, возможно, придется иметь дело с более прецизионными системами позиционирования, в задачи которых будет входить и четкое следование маршруту, и слежение за целью, хотелось бы тему планирования движения освоить глубже. К сожалению, информации о планировщиках движения в сети очень мало нашел - может быть плохо искал, но все же. Поэтому, во-первых, хотел бы попросить направить и помочь с тем, где можно подробнее узнать о существующих планировщиках движения. А во-вторых, посоветоваться на счет того, верно ли мое собственное видение такого планировщика или нет.
Мое видение заключается в том, чтобы явно регулятор положения исключить, а задачи регулирования положения возложить непосредственно на планировщик. Так, скажем, в первом приближении, задачей планирования и слежения за положением мог бы заниматься, скажем, фильтр Калмана, которому бы на вход "скармливался" текущий маршрут линейного перемещения рабочего органа, который бы преобразовывался в задания скоростей для приводов. Далее, в реальном времени, фильтр производил бы оценку состояния по модели используемого сервопривода, а в качестве измерения на текущем шаге использовал бы обратную связь с датчика положения рабочего органа. Ну и далее, все классически, на основании оценки состояния и реального измерения, фильтр в реальном времени производил бы коррекцию задания скоростей на сервоприводы, чтобы минимизировать ошибку позиционирования. Мои соображения, почему непосредственно ПИ-регулятор положения стоило бы исключить в явном виде и задачи регулирования возложить на планировщик, следующие:
1) если планировщик, скажем, реализовать с помощью фильтра Калмана, то в случае трехконтурной системы подчиненного регулирования оценку состояния пришлось бы производить для всех трех контуров регулирования, что усложняло бы модель и увеличивало бы нагрузку на контроллер;
2) поскольку при настройке на технический оптимум (а у нас пока что это удавалось) регулятор положения вообще вырождается в П-регулятор, то, очевидно, с задачей пропорционального регулирования фильтр Калмана мог бы справиться без труда.
Хотел бы уточнить у вас, насколько верны мои мысли. Сразу прошу прощения, если где-то напутал с терминологией касательно фильтра Калмана, т.к. довольно давно им уже не занимался.

User avatar
Лашкевич Максим
Posts: 170
Joined: 30 Dec 2015, 10:38

Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода

Post by Лашкевич Максим » 25 Feb 2019, 12:48

Добрый день.
Обычно делают планировщик по классическим формулам закона движения (второго, третьего порядка, какой нужно), в процессе работы он генерирует траекторию: положение, скорость, ускорение. Эти выходы подаются напрямую на три контура управления: контур положения (как задание), скорости (как сумма с выходом регулятора положения), момента (считается из ускорения зная момент инерции, прибавляется к выходу регулятора скорости).
Получается, что планировщик обеспечивает feed-forward управление, а регуляторы лишь корректируют по обратной связи возмущения. Обычно такой подход работает неплохо.
Что там Вы имели ввиду с Калманом и куда его ставить - я не понял.
С уважением,
Лашкевич Максим.
skype: maxlashk
Инженер-программист ООО "НПФ Вектор", Москва.

sdv_cyborg!
Posts: 19
Joined: 26 Jul 2018, 20:30

Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода

Post by sdv_cyborg! » 25 Feb 2019, 13:12

Здравствуйте.
Фильтр Калмана я подразумевал в качестве регулятора положения, который, если грубо говорить, сравнивает отклонение от заданного на вход маршрута по датчику положения реального электропривода и результаты моделирования идеализированного электропривода. На этапе предсказания состояния системы фильтр производил бы расчетное положение идеализированного электропривода, а на этапе коррекции оценки измерял бы реальное положение привода и, помимо коррекции собственно оценки, вырабатывал управляющее воздействие на регулятор скорости. Это было мое представление.
Впрочем, как я понял, оно было неверное, и так никто не делает. В любом случае, спасибо за разъяснения.

User avatar
Лашкевич Максим
Posts: 170
Joined: 30 Dec 2015, 10:38

Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода

Post by Лашкевич Максим » 25 Feb 2019, 16:44

Делаю как только придумают - уверен, что если поискать статьи, то можно найти и то, что вы описываете. Но я такой реализации на не встречал. Я описал "классический" вариант.
С уважением,
Лашкевич Максим.
skype: maxlashk
Инженер-программист ООО "НПФ Вектор", Москва.

sdv_cyborg!
Posts: 19
Joined: 26 Jul 2018, 20:30

Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода

Post by sdv_cyborg! » 26 Feb 2019, 10:28

Хорошо, понял, спасибо за информацию, буду пробовать реализовать такой регулятор.

Post Reply