WO1997044717A1 - Digital method of regulating linear regulation processes, in particular suitable for rapidly and precisely regulating the position and rotational speed of electric motors - Google Patents
Digital method of regulating linear regulation processes, in particular suitable for rapidly and precisely regulating the position and rotational speed of electric motors Download PDFInfo
- Publication number
- WO1997044717A1 WO1997044717A1 PCT/EP1997/002627 EP9702627W WO9744717A1 WO 1997044717 A1 WO1997044717 A1 WO 1997044717A1 EP 9702627 W EP9702627 W EP 9702627W WO 9744717 A1 WO9744717 A1 WO 9744717A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- control
- time
- load
- manipulated variable
- settling time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
Definitions
- the invention is explained on the basis of a position control according to FIG. 1. It can be transferred analogously to other linear control processes, especially if the controlled variable results from the double integration of the manipulated variable over time.
- the example of the position control is therefore not to be understood in a restrictive sense.
- the motor 1 moves the load 2, the position of which is to be regulated.
- the actual position of the load 2 is determined with a position measurement 3, for example by an incremental rotary encoder, and is reported to the controller 5 as a controlled variable 4.
- controller 5 forms manipulated variable 8 in the form of a value for motor current 9.
- the corresponding motor current is impressed on motor 1 by power amplifier 10. It causes a torque on the motor axis and thus an acceleration of the load 2, which shifts the load 2 into the target position.
- Such control loops are state of the art (e.g. Ludwig Merz et al.: Basic course in control engineering, 9th edition, R. Oldenbourg Verlag, 1988, p. 268 and Hans-Jürgen Schaad: Practice of digital drive control, Franzis-Verlag, 1992, p 17).
- the invention has for its object to develop a control method that avoids the disadvantages just mentioned and that can be characterized as accurate, fast, stable, free of overshoots, robust, energy-saving and simple.
- the task is solved by the teaching of the claims.
- FIGS 2 to 14 show an example of the temporal course of the three variables motor current (iMotor) »load speed (Vi st ) and distance of the load from the target (Si st - S So i ⁇ ) under different operating conditions:
- Figure 2 New control principle under ideal conditions
- Figure 3 Triangular speed profile
- Figure 4 Course with negative starting speed
- Figure 5 Course with positive starting speed
- Figure 6 Constant "inertia” is 33% too high
- Figure 7 Constant "inertia” is 33% set too low
- Figure 8 Speed disturbed by external influences
- Figure 9 The position is disturbed by external influences
- Figure 10 From standstill to a positive top speed
- Figure 11 Identical start and end speeds
- Figure 12 Course at a negative top speed
- Figure 13 Constant acceleration according to equation (11)
- Figure 14 Linearly decreasing acceleration according to equation (12)
- t a indicates the time that the system needs for the current control process to reach the target position.
- the essential element of the new controller is therefore a time register (cf. FIG. 12 in FIG. 1) which provides the value t a for the calculation.
- the time register must be initialized. There are basically two options:
- t a is specified as part of the command variables by the control system (cf. FIG. 1, switch position "a"). This is recommended if the control system knows the point in time at which the load should have reached the target position, for example on machines that are subject to a certain work cycle. In the case of a multi-axis robot, the same value for t a can be specified for all axes. Axes that only have to travel a relatively short distance then carry out the movement accordingly smoothly, ie without jerks, with little wear and energy saving.
- b) t a is determined automatically by the controller (cf. FIG. 1, switch position "b”). This procedure is recommended if the target position is to be reached as quickly as possible or if a conventional controller (eg PD controller) is to be replaced and the control system is therefore not prepared for communicating the arrival time t a .
- the controller After initialization, the controller must constantly update the content of the time register 12, e.g. by the
- Regulator reduces the settling time t a at regular intervals by the amount of the elapsed time.
- the motor current I Mo t or is to be set so that the load acceleration determined with equation (4) results.
- the motor current i that is engine load and the acceleration a La st are proportional to one another:
- I M otor inertia xa load (5)
- Equation (5) e.g. Equation (5) must be adapted accordingly if friction, spring or weight forces exert a significant influence or where a non-linear motor characteristic has to be compensated.
- the controller must continuously re-evaluate equations (4) and (5) in real time and thereby continuously update the manipulated variable I motor . He can, for example, by a
- Microcomputers can be realized, which executes this control algorithm cyclically or periodically.
- the actually continuous course of the manipulated variable is approximated by a time-discrete, step-shaped course. The approximation is more successful the more the calculation is repeated.
- a system-specific cycle time e.g. 500 ⁇ s
- delay times in the control loop caused, among other things, by a dead time of the power amplifier, the inductance of the motor and the computing time for the control algorithm
- instability arises for very small values of t a .
- FIG 2 illustrates the effects of the control principle by the time course of the three variables motor current (IMotor) / speed (V actual ) and position error (S 1 ⁇ t - S S oi ⁇ ) is shown graphically.
- the control algorithm leads to a linear time profile of the motor current IMotor (see equation (3)). It can be seen that the movement is symmetrical to the center (t a / 2) runs. The load is accelerated during the first half of the movement and decelerated again during the second half.
- Control speed and good damping opposing requirements for which a compromise must be found by setting the control parameters.
- the new control principle combines both requirements.
- the control algorithm forces the path difference (Si st - S so n) and the speed Vj .st to disappear simultaneously at the time t a has elapsed .
- the load therefore stands still in the target position and overshoot cannot occur.
- I k amount of the motor current in the triangular
- inertia I motor ⁇ t / ⁇ Vi St ) • It is therefore easily possible to expand the controller software so that the controller adjusts to the optimum Automatically sets the inertia value.
- Inertia is the only adjustable control parameter.
- several parameters have to be adjusted, which also influence each other.
- Sufficient control properties are often only achieved with a high gain factor just below the vibration limit.
- the PD / PID control then threatens to slide into instability if the ambient conditions change slightly.
- the new control principle is much more robust, the settings for maintenance or commissioning can be carried out more easily and quickly.
- Equation (3b) A special case is the pure position control, in which the speed in the target position V so n is not specified by the control system.
- the terminal velocity V can thus n by rearranging Equation (3b) can be determined:
- V is thus eliminated from the control algorithm.
- any values can be used for k 2 .
- Two cases are of particular practical importance:
- equation (10) is simplified to:
- the speed shows a linear course (Figure 13). This can be used to implement the triangular speed profile according to FIG. 3. Despite the unfavorable power loss (see above), this is advantageous if a high
- the application revealed a fast, highly accurate, energy-saving, simple, stable and robust control process.
- a test setup with a 1.3 KW servo motor confirms this.
- the two controlled variables S actual and V 1 ⁇ t are recorded with an incremental encoder (4000 pulses / revolution).
- An ordinary microcomputer takes over the entire signal processing of the controller.
- the control algorithm is repeated with a cycle time of 1 ms.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Bezeichnung description
Numerisches Verfahren zur Regelung für lineare Regelvorgänge, insbesondere geeignet zur schnellen und exakten Lage- und Drehzahlregelung von Elektromotoren.Numerical control method for linear control processes, particularly suitable for fast and exact position and speed control of electric motors.
Beschreibungdescription
Die Erfindung wird anhand einer Lageregelung gemäß Figur 1 erläutert. Sie läßt sich analog auf andere lineare Regelvorgänge übertragen, insbesondere wenn sich die Regelgröße aus der zweifachen zeitlichen Integration der Stellgröße ergibt. Das Beispiel der Lageregelung ist daher nicht in einschränkendem Sinne zu verstehen.The invention is explained on the basis of a position control according to FIG. 1. It can be transferred analogously to other linear control processes, especially if the controlled variable results from the double integration of the manipulated variable over time. The example of the position control is therefore not to be understood in a restrictive sense.
Der Motor 1 bewegt die Last 2, deren Lage geregelt werden soll. Die tatsächliche Lage der Last 2 wird mit einer Positionsmessung 3, z.B. durch einen inkrementalen Drehgeber, festgestellt und als Regelgröße 4 an den Regler 5 gemeldet. Aufgabe des Systems ist es, die Regelgröße 4 (= Lage-Istwert = Sist) schnell und exakt auf die Führungsgröße (= Lage-Sollwert 6 = Zielposition = SΞOιι) einzustellen, die dem Regler 5 von dem äußeren Leitsystem 7 vorgegeben ist. Der Regler 5 bildet dazu die Stellgröße 8 in Form eines Wertes für den Motorstrom 9. Der entsprechende Motorstrom wird dem Motor 1 vom Leistungsverstärker 10 eingeprägt. Er bewirkt ein Drehmoment an der Motor-Achse und damit eine Beschleunigung der Last 2, die die Last 2 in die Zielposition verschiebt.The motor 1 moves the load 2, the position of which is to be regulated. The actual position of the load 2 is determined with a position measurement 3, for example by an incremental rotary encoder, and is reported to the controller 5 as a controlled variable 4. The task of the system is to set the control variable 4 (= actual position value = Sist) quickly and precisely to the reference variable (= desired position value = target position = S ΞO ιι), which is given to the controller 5 by the external control system 7. For this purpose, controller 5 forms manipulated variable 8 in the form of a value for motor current 9. The corresponding motor current is impressed on motor 1 by power amplifier 10. It causes a torque on the motor axis and thus an acceleration of the load 2, which shifts the load 2 into the target position.
Neben dem Lage-Sollwert kann dem Regler 5 als zweite Führungssgröße ein Geschwindigkeits-Sollwert 11 (Vsoιι) vorgegeben werden. Die Last 2 erreicht das Ziel dann mit der gewünschten Geschwindigkeit. Auf diese Weise lassen sich beliebige Bahnkurven (Ssoιι=f(t) und Vsoιι=f' (t)) abfahren, indem der Regler 5 eine ununterbrochene Folge von Stützpunkten der Bahnkurve ansteuert. Derartige Regelkreise sind Stand der Technik (z.B. Ludwig Merz et al . : Grundkurs der Regelungstechnik, 9. Auflage, R. Oldenbourg Verlag, 1988, S. 268 und Hans-Jürgen Schaad: Praxis der digitalen Antriebsregelung, Franzis-Verlag, 1992, S. 17) . Konventionell werden dazu PD- oder PID-Regler eingesetzt, die teilweise mehrfach ineinander verschachtelt sind (Kaskadenregelung) . Jedoch neigen diese Regelungen entweder zum Überschwingen in der Zielposition oder die Last schleicht zu langsam an die Zielposition heran, was zu langen Ausregelzeiten führt . Das Zeitverhalten kann zwar mit demIn addition to the position setpoint, the controller 5 can be given a speed setpoint 11 (V so ιι) as the second reference variable. Load 2 then reaches the destination at the desired speed. In this way, any trajectory curves (S so ιι = f (t) and V so ιι = f '(t)) can be traversed by the controller 5 actuating an uninterrupted sequence of support points of the trajectory. Such control loops are state of the art (e.g. Ludwig Merz et al.: Basic course in control engineering, 9th edition, R. Oldenbourg Verlag, 1988, p. 268 and Hans-Jürgen Schaad: Practice of digital drive control, Franzis-Verlag, 1992, p 17). Conventionally, PD or PID controllers are used for this purpose, some of which are nested several times (cascade control). However, these regulations either tend to overshoot in the target position or the load creeps too slowly to the target position, which leads to long settling times. The time behavior can be with the
Verfahren aus der US 4694229 verbessert werden, aber bei allen bekannten Reglern ist der AnkunftsZeitpunkt nicht genau vorhersagbar und die Ankunft kann sich verzögern, falls externe Störeinflüsse auf den Bewegungsablauf einwirken. Außerdem bewirkt die Regelcharakteristik einen unnötig hohen Energieverlust des Motors.The method from US Pat. No. 4,694,229 can be improved, but with all known controllers the time of arrival cannot be predicted exactly and the arrival can be delayed if external interference influences the course of movement. In addition, the control characteristic causes an unnecessarily high energy loss of the motor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelungsverfahren zu entwickeln, das die ebengenannten Nachteile vermeidet und das als genau, schnell, stabil, überschwingungsfrei, robust, energiesparend und einfach charakterisiert werden kann. Die Aufgabe wird durch die Lehre der Patentansprüche gelöst.The invention has for its object to develop a control method that avoids the disadvantages just mentioned and that can be characterized as accurate, fast, stable, free of overshoots, robust, energy-saving and simple. The task is solved by the teaching of the claims.
Bei der Diskussion der Regeleigenschaften wird auf dieWhen discussing the control properties, the
Figuren 2 bis 14 Bezug genommen. Sie zeigen exemplarisch den zeitlichen Verlauf der drei Größen Motorstrom (iMotor) » Last-Geschwindigkeit (Vist) und Entfernung der Last vom Ziel (Sist - SSoiι) unter verschiedenen Betriebsbedingungen:Figures 2 to 14 referenced. They show an example of the temporal course of the three variables motor current (iMotor) »load speed (Vi st ) and distance of the load from the target (Si st - S So iι) under different operating conditions:
Figur 2: Neues Regelprinzip unter idealen Bedingungen Figur 3 : Dreiecksförmiges Geschwindigkeitsprofil Figur 4 : Verlauf bei negativer Anfangsgeschwindigkeit Figur 5 : Verlauf bei positiver Anfangsgeschwindigkeit Figur 6: Konstante "Trägheit" ist 33% zu hoch eingestellt Figur 7: Konstante "Trägheit" ist 33% zu niedrig eingestellt Figur 8 : Geschwindigkeit durch externe Einflüsse gestört Figur 9 : Die Lage wird durch externe Einflüsse gestört Figur 10: Vom Stillstand zu einer positiven Endgeschwindigkeit Figur 11: Identische Anfangs- und Endgeschwindigkeit Figur 12 : Verlauf bei negativer Endgeschwindigkeit Figur 13: Konstante Beschleunigung gemäß Gleichung (11) Figur 14: Linear abnehmende Beschleunigung nach Gleichung(12)Figure 2: New control principle under ideal conditions Figure 3: Triangular speed profile Figure 4: Course with negative starting speed Figure 5: Course with positive starting speed Figure 6: Constant "inertia" is 33% too high Figure 7: Constant "inertia" is 33% set too low Figure 8: Speed disturbed by external influences Figure 9: The position is disturbed by external influences Figure 10: From standstill to a positive top speed Figure 11: Identical start and end speeds Figure 12: Course at a negative top speed Figure 13: Constant acceleration according to equation (11) Figure 14: Linearly decreasing acceleration according to equation (12)
Ausgangspunkt ist die bekannte physikalische Erkenntnis, daß sich die Geschwindigkeit eines Körpers aus dem Integral der Beschleunigung ergibt und daß das Integral der Geschwindigkeit den zurückgelegten Weg beschreibt. Aus diesen Naturgesetzen der Bewegungslehre lassen sich zwei Bedingungen für den Verlauf der Beschleunigung der Last aLast (t) formulieren, die erfüllt sein müssen, damit das Regelungsziel (Ssoιι, Vsoιι) bei Ablauf der Ausregelzeit ta tatsächlich erreicht wird:The starting point is the well-known physical knowledge that the speed of a body results from the integral of the acceleration and that the integral of the speed describes the distance covered. From these natural laws of motion theory, two conditions can be formulated for the course of the acceleration of the load a load (t), which must be fulfilled so that the control goal (S so ιι, V so ιι) is actually achieved when the settling time t a has expired:
Vist + / / aiast(t) dt = Vaoli d)Vi s t + / / aiast (t) dt = V ao li d)
Sut + / SSM (2) Sut + / SSM ( 2 )
Es bedeuten: ta= Ausregelzeit bis zum Erreichen der Zielposition [s] Beschleunigung der Last [m/s2]This means: t a = settling time until the target position is reached [s] acceleration of the load [m / s 2 ]
Vist= Geschwindigkeits-Istwert [m/s] = Start-Geschwindigkeit (zum Zeitpunkt t=0)Vi s t = actual speed value [m / s] = start speed (at time t = 0)
Vsoιι= Geschwindigkeits-Sollwert [m/s] (zum Zeitpunkt t=ta) SiΞt= Lage-Istwert [m] = Start-Position (zum Zeitpunkt t=0) V so ιι = speed setpoint [m / s] (at time t = t a ) Si Ξt = actual position value [m] = start position (at time t = 0)
Wie durch Einsetzen von (3) in (1) und (2) nachgeprüft werden kann, wurde mit der folgenden Geradengleichung (3) eine Funktion für aLast(t) gefunden, die beide Gleichungen (1) und (2) erfüllt: Q>Last(t) + k'2 x t mit 0 < t < ta und (3)As can be verified by inserting (3) in (1) and (2), the following line equation (3) was used to find a function for a Las t (t) that fulfills both equations (1) and (2): Q> load (t) + k'2 xt with 0 <t <t a and (3)
kι = 6 x kι = 6 x
fc2 = 12 x ,8t 8°" + 6 x *°" ,, lsL (3b)fc 2 = 12 x, 8t 8 ° "+ 6 x * ° ', LSL (3b)
Der lineare Verlauf der Beschleunigung ist vorteilhaft für den Energieverbrauch des Motors (s.u.) und führt zu einem relativ einfachen Regelalgorithmus zur Berechnung des Motorstromes . Es können aber auch Varianten dieser Gleichung mit Funktionen höherer Ordnung benutzt werden, wenn sie gleichfalls die Bewegungsgleichungen (1) und (2) einhalten.The linear course of the acceleration is advantageous for the energy consumption of the motor (see below) and leads to a relatively simple control algorithm for calculating the motor current. However, variants of this equation with functions of a higher order can also be used if they also comply with equations of motion (1) and (2).
Um nach diesem Verfahren die Last-Beschleunigung aLast zu bestimmen, ist die Kenntnis der Ausregelzeit ta erforderlich. ta gibt die Zeit an, die das System für den laufenden Regelvorgang bis zum Erreichen der Zielposition benötigen wi-rd. Wesentliches Element des neuen Reglers ist daher ein Zeit-Register (vgl. 12 in Figur 1) , das den Wert ta für die Berechnung bereitstellt. Sobald das Leitsystem eine neue Zielposition vorgibt, ist das Zeit-Register zu initialisieren. Dafür bestehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten:In order to determine the load acceleration a load using this method, it is necessary to know the settling time t a . t a indicates the time that the system needs for the current control process to reach the target position. The essential element of the new controller is therefore a time register (cf. FIG. 12 in FIG. 1) which provides the value t a for the calculation. As soon as the control system specifies a new target position, the time register must be initialized. There are basically two options:
a) ta wird als Bestandteil der Führungsgrößen vom Leitsystem vorgegeben (vgl. Figur 1, Schalterstellung "a") . Dies ist dann empfehlenswert, wenn das Leitsystem den Zeitpunkt kennt, zu dem die Last die Zielposition eingenommen haben soll, z.B. bei Maschinen, die einem bestimmten Arbeitstakt unterworfen sind. So kann bei einem mehrachsigen Roboter für alle Achsen der gleiche Wert für ta vorgegeben werden. Achsen, die nur einen relativ kurzen Weg zurückzulegen haben, führen die Bewegung dann entsprechend sanft aus, d.h. ruckfrei, verschleißarm und energiesparend. b) ta wird vom Regler automatisch bestimmt (vgl. Figur 1, Schalterstellung "b" ) . Dieses Vorgehen empfiehlt sich, falls die Zielposition schnellstmöglich erreicht werden soll oder falls ein herkömmlicher Regler (z.B. PD-Regler) ersetzt werden soll und das Leitsystem deshalb für die Mitteilung der Ankunftszeit ta nicht vorbereitet ist.a) t a is specified as part of the command variables by the control system (cf. FIG. 1, switch position "a"). This is recommended if the control system knows the point in time at which the load should have reached the target position, for example on machines that are subject to a certain work cycle. In the case of a multi-axis robot, the same value for t a can be specified for all axes. Axes that only have to travel a relatively short distance then carry out the movement accordingly smoothly, ie without jerks, with little wear and energy saving. b) t a is determined automatically by the controller (cf. FIG. 1, switch position "b"). This procedure is recommended if the target position is to be reached as quickly as possible or if a conventional controller (eg PD controller) is to be replaced and the control system is therefore not prepared for communicating the arrival time t a .
Werden für die Beschleunigung der Last aLast (bzw. für den Motorstrom iMotor/ vgl. Gleichung (5) ) die zulässigen Maximalwerte angenommen, so läßt sich durch Umstellen der Gleichung (3) errechnen, welche Ausregelzeit ta für den Bewegungsablauf mindestens erforderlich ist. Die Betrachtung braucht nur für t=0 und t=ta geführt zu werden, da aufgrund des linearen Verlaufes der Beschleunigung das Maximum der Beschleunigung nur an einem der beidenIf the permissible maximum values are assumed for the acceleration of the load a load (or for the motor current iMotor / see equation (5)), then by changing equation (3) it can be calculated which settling time t a is required for the movement sequence at least . The consideration only needs to be made for t = 0 and t = t a , because due to the linear course of the acceleration, the maximum of the acceleration only at one of the two
Endpunkte der Bewegung auftreten kann. Es ergeben sich zwei quadratische Gleichungen, deren Lösungen den zulässigen Wertebereich für ta eingrenzen. Von diesen Lösungen ist der kleinstmögliche Wert für ta zu wählen, der noch gewährleistet, daß dem System nur Beschleunigungen innerhalb seiner physikalischen Grenzen (z.B. maximales Motor-Drehmoment) abverlangt werden.End points of the movement can occur. The result is two quadratic equations, the solutions of which limit the permissible value range for t a . The smallest possible value for t a must be selected from these solutions, which still ensures that the system is only required to accelerate within its physical limits (eg maximum engine torque).
Nach erfolgter Initialisierung muß der Regler den Inhalt des Zeit-Registers 12 ständig aktualisieren, z.B. indem derAfter initialization, the controller must constantly update the content of the time register 12, e.g. by the
Regler die Ausregelzeit ta in regelmäßigen Abständen um den Betrag der jeweils abgelaufenen Zeit vermindert.Regulator reduces the settling time t a at regular intervals by the amount of the elapsed time.
Der Regler errechnet die angestrebte Last-Beschleunigung gemäß Gleichung (3) mit t=0 :The controller calculates the desired load acceleration according to equation (3) with t = 0:
aLast (4) aLast (4)
Alle hierzu erforderlichen Werte sind bekannt : SΞOn und Vsoιι wurden vom Leitsystem vorgegeben, ta wird dem Zeit-Register entnommen, SiΞt ist eine gemessene Regelgröße und V±st kann entweder ebenfalls direkt gemessen werden (z.B. mit einem Tachogenerator) oder Vist wird aus den Lage-Istwerten abgeleitet (ViSt=Δsist/Δt) .All the values required for this are known: S ΞO n and V so ιι were specified by the control system, t a is taken from the time register, Si Ξt is a measured controlled variable and V ± st can either also be measured directly (eg with a Tachometer generator) or Vi s t is derived from the actual position values (Vi St = Δs ist / Δt).
Der Motorstrom IMotor ist so einzustellen, daß sich die mit Gleichung (4) bestimmte Last-Beschleunigung ergibt. Bei handelsüblichen Servo-Motoren besteht meist ein linearer Zusammenhang zwischen dem Motor-Strom und dem Motor-Drehmoment, d.h. der Motor-Strom iMotor und die Last-Beschleunigung aLast sind zueinander proportional:The motor current I Mo t or is to be set so that the load acceleration determined with equation (4) results. In commercial servo motors generally is a linear relationship between the motor current and the motor torque, the motor current i that is engine load and the acceleration a La st are proportional to one another:
I Motor = Trägheit x aLast (5)I M otor = inertia xa load (5)
Es bedeuten: lMotor= Motor-Strom [A] Trägheit= Systemspezifische Konstante [As2/m] , proportional zum Trägheitsmoment der bewegten Massen und umgekehrt proportional zur Motor-Drehmoment-Konstante aLast= Last-Beschleunigung [m/s2] nachThe following mean: lMotor = motor current [A] Inertia = system-specific constant [As 2 / m], proportional to the moment of inertia of the moving masses and inversely proportional to the motor-torque constant a Last = load acceleration [m / s 2 ]
Gleichung (4) , (10) , (11) oder (12)Equation (4), (10), (11) or (12)
Dieser einfache, proportionale Zusammenhang gilt in guter Näherung für das in Figur 1 gezeigte System. Bei anderen Anwendungen, bei denen z.B. Reibungs-, Feder- oder Gewichtskräfte erheblichen Einfluß ausüben oder bei denen eine nicht-lineare Motorkennlinie kompensiert werden muß, ist die Gleichung (5) dementsprechend anzupassen.This simple, proportional relationship applies in good approximation to the system shown in FIG. 1. In other applications, e.g. Equation (5) must be adapted accordingly if friction, spring or weight forces exert a significant influence or where a non-linear motor characteristic has to be compensated.
Der Regler muß die Gleichungen (4) und (5) in Echtzeit andauernd neu bewerten und die Stellgröße IMotor dadurch laufend aktualisieren. Er kann beispielsweise durch einenThe controller must continuously re-evaluate equations (4) and (5) in real time and thereby continuously update the manipulated variable I motor . He can, for example, by a
Mikrocomputer realisiert werden, der diesen Regelalgorithmus zyklisch oder periodisch ausführt. Dabei wird der eigentlich kontinuierliche Verlauf der Stellgröße durch einen zeit-diskreten, treppenförmigen Verlauf angenähert. Die Annäherung gelingt umso besser, je häufiger die Berechnung wiederholt wird. Damit keine Abweichung vom idealen Verlauf spürbar wird, sollte eine systemspezifische Zykluszeit (z.B. 500 μs) nicht überschritten werden. Da die Ausregelzeit ta fortwährend automatisch vermindert wird, und da für jede neue Berechnung die augenblicklichen Meßwerte der Regelgrößen (SiSt, Vlst) benutzt werden, scheint sich der Regler stets am Anfang des Bewegungsablaufes zu befinden (t=0 im Sinne der Gleichungen (1) bis (3) ), und es kann immer mit Gleichung (4) gerechnet werden. Die Gleichungen (1) bis (3) dienen nur zur Erläuterung der Zusammenhänge und werden vom Regler zur Bestimmung deε Motorstromes IMotor nicht benötigt.Microcomputers can be realized, which executes this control algorithm cyclically or periodically. The actually continuous course of the manipulated variable is approximated by a time-discrete, step-shaped course. The approximation is more successful the more the calculation is repeated. A system-specific cycle time (e.g. 500 μs) should not be exceeded so that no deviation from the ideal course is noticeable. Since the settling time t a is automatically reduced continuously, and since the current measured values of the controlled variables (Si St , V lst ) are used for each new calculation, the controller always appears to be at the beginning of the movement sequence (t = 0 in the sense of the equations (1) to (3)), and it can always be calculated with equation (4). Equations (1) to (3) only serve to explain the relationships and are not required by the controller to determine the motor current I motor .
Gleichung (4) enthält für ta=0 eine Polstelle. In Verbindung mit Verzögerungszeiten im Regelkreis (u.a. hervorgerufen durch eine Totzeit des Leistungsverstärkers, die Induktivität des Motors und die Rechenzeit für den Regelalgorithmus) entsteht für sehr kleine Werte von ta eine Instabilität .Equation (4) contains a pole for t a = 0. In conjunction with delay times in the control loop (caused, among other things, by a dead time of the power amplifier, the inductance of the motor and the computing time for the control algorithm), instability arises for very small values of t a .
Deshalb sollte ta nicht ganz bis auf null vermindert werden. Soll die Last im Ziel stillstehen (Vsoιι=0) , kann ta auf einen geeigneten Mindestwert begrenzt werden. In der Praxis hat sich bewährt, etwa den vierfachen Wert der genannten Verzögerungszeiten zu benutzen. Die Zielposition wird dann nach einer sehr kurzen Beruhigungszeit sicher erreicht. Die Verzögerungszeiten sollten so klein wie möglich gehalten werden, damit ein niedriger Mindestwert verwendet wird und die Regelung eine hohe Steifigkeit in der Endlage erzielt. Falls die Bewegung Teil einer Bahnkurve ist und die Last die Zielposition kreuzen soll (Vsoιι≠0) , kann bereits kurz vor Erreichen des Zieles auf das nächste Segment der Bahnkurve weitergeschaltet werden.Therefore, t a should not be reduced to zero. If the load is to stand still in the target (V so ιι = 0), t a can be limited to a suitable minimum value. In practice it has proven useful to use about four times the value of the delay times mentioned. The target position is then safely reached after a very short calming period. The delay times should be kept as short as possible so that a lower minimum value is used and the control achieves high rigidity in the end position. If the movement is part of a trajectory and the load should cross the target position (V so ιι ≠ 0), you can switch to the next segment of the trajectory shortly before reaching the target.
Figur 2 veranschaulicht die Auswirkungen des Regel-Prinzips, indem der zeitliche Verlauf der drei Größen Motor-Strom (IMotor) / Geschwindigkeit (Vlst) und Positionsfehler (S1Ξt - SSoiι) grafisch dargestellt wird. Bei dem gezeigten Beispiel soll die Last aus dem Stillstand um einen bestimmten Weg verfahren werden und im Ziel wiederum stillstehen (Vsoιι=0) . Der Regelalgorithmus führt erwartungsgemäß zu einem linearen zeitlichen Verlauf des Motor-Stromes IMotor (s. Gleichung (3) ) . Man erkennt, daß die Bewegung symmetrisch zum Mittelpunkt (ta/2) verläuft. Während der ersten Hälfte der Bewegung wird die Last beschleunigt und während der zweiten Hälfte genauso wieder abgebremst.Figure 2 illustrates the effects of the control principle by the time course of the three variables motor current (IMotor) / speed (V actual ) and position error (S 1Ξt - S S oiι) is shown graphically. In the example shown, the load is to be moved a certain distance from standstill and to stand still again at the destination (V so ιι = 0). As expected, the control algorithm leads to a linear time profile of the motor current IMotor (see equation (3)). It can be seen that the movement is symmetrical to the center (t a / 2) runs. The load is accelerated during the first half of the movement and decelerated again during the second half.
Für herkömmliche PD- und PID-Regler sind hoheFor conventional PD and PID controllers are high
Regelgeschwindigkeit und gute Dämpfung gegenläufige Forderungen, für die durch Einstellung der Regelparameter ein Kompromiß gefunden werden muß. Das neue Regelprinzip vereint beide Forderungen. Der Regelalgorithmus erzwingt, daß die Wegdifferenz (Sist - Sson) und die Geschwindigkeit Vj.st zum Zeitpunkt des Ablaufes von ta gleichzeitig verschwinden. Die Last steht daher in der Zielposition still und ein Überschwingen kann nicht auftreten.Control speed and good damping opposing requirements, for which a compromise must be found by setting the control parameters. The new control principle combines both requirements. The control algorithm forces the path difference (Si st - S so n) and the speed Vj .st to disappear simultaneously at the time t a has elapsed . The load therefore stands still in the target position and overshoot cannot occur.
Der lineare Verlauf des Motorstromes hat den Vorteil, daß die Verlustleistung des Motors minimiert wird. Dies wird anhand der folgenden Berechnung verdeutlicht. Sie beruht auf der Voraussetzung, daß die Verlustleistung durch den Wicklungswiderstand R des Motors bestimmt wird ( P(t) = R x I2(t) ) . Gegenüber einem dreiecksförmigen Geschwindigkeitsprofil, wie es bisher in der Technik oft angestrebt wird (vgl. Figur 3), ergibt sich eine Energieeinsparung in Höhe von 25% (vgl. Relation der Gleichungen (8) und (7) ) . Entsprechend kleiner kann der Motor dimensioniert werden. Anhand der Bewegungsgleichung (2) läßt sich zeigen, daß das parabelförmige Geschwindigkeitsprofil (gemäß Figur 2) gegenüber dem dreiecksförmigen Geschwindigkeitsprofil (gemäß Figur 3) zu Beginn den 1,5-fachen Motorstrom erfordert, damit in beiden Fällen nach derselben Ausregelzeit eine gleichgroße Strecke zurückgelegt wird. Somit beträgt der Energieverlust : t tThe linear course of the motor current has the advantage that the power loss of the motor is minimized. This is illustrated by the following calculation. It is based on the premise that the power loss is determined by the winding resistance R of the motor (P (t) = R x I 2 (t)). Compared to a triangular-shaped speed profile, as has so far been frequently attempted in technology (see FIG. 3), there is an energy saving of 25% (see relation of equations (8) and (7)). The motor can be dimensioned correspondingly smaller. On the basis of the equation of motion (2) it can be shown that the parabolic speed profile (according to FIG. 2) initially requires 1.5 times the motor current compared to the triangular speed profile (according to FIG. 3), so that in both cases the same distance traveled after the same settling time becomes. So the energy loss is: tt
W = I R x I\t) dt = R x f I2(t) dt (6) o oW = IR x I \ t) dt = R xf I 2 (t) dt (6) oo
/ ür das dreiecksf örrnige Geschwindigkeitsprofil gemäß Figur 3: ta / for the triangular speed profile according to FIG. 3: t a
W = R x I ' ll dt = R x ll x ta (7) o f ür das runde Geschwindigkeitspro fü gemäß Gleichung(4) bzw. (5) und Figur2:W = R x I ' ll dt = R x ll xt a (7) or for the round speed test according to equation (4) or (5) and Figure 2:
W = R x dt = 0,75 x R x 1% x ta (8) W = R x dt = 0.75 x R x 1% xt a (8)
Es bedeuten:It means:
W= Energieverlust [Ws] R= Motor-Wicklungswiderstand [Ω]W = energy loss [Ws] R = motor winding resistance [Ω]
Ik= Betrag des Motorstromes beim dreiecksförmigenI k = amount of the motor current in the triangular
Geschwindigkeitsprofil gemäß Figur 3 [A] ta= Ausregelzeit bis zum Erreichen der Zielposition [s]Speed profile according to FIG. 3 [A] t a = settling time until the target position is reached [s]
Die folgenden Beispiele belegen, daß die Regelung auch bei Abweichungen von den idealen Bedingungen prompt, angemessen und stabil reagiert:The following examples show that the control system reacts promptly, appropriately and stably even when there are deviations from the ideal conditions:
a) Wenn die Last bei Beginn der Regelung in Bewegung ist (Figuren 4 und 5) , verläuft die Stromkurve wiederum linear, allerdings nicht mehr symmetrisch zum Mittelpunkt. Die wichtige Eigenschaft, daß die Last mit Ablauf von ta in der Zielposition zum Stehen kommt, bleibt erhalten.a) If the load is moving at the start of the control (Figures 4 and 5), the current curve is linear again, but no longer symmetrical to the center. The important property that the load comes to a standstill in the target position with the expiration of t a is retained.
b) Wenn der Regler eine Trägheit benutzt, die von der tatsächlichen abweicht (Figuren 6 und 7), wird dies in weiten Bereichen toleriert, so daß die punktgenaue Ankunft zum richtigen Zeitpunkt gewährleistet bleibt. Nachteilig wirkt sich die aufgrund der gekrümmten Motor-Stromkurve etwas erhöhte Verlustleistung aus. Anhand des konvexen bzw. konkaven Verlaufes der Stromkurve kann jedoch erkannt werden, daß mit einer fehlerhaften Trägheit gerechnet wird. Da die Trägheit das Verhältnis zwischen dem Motorstrom IMotor und der Last-Beschleunigung angibt (vgl. Gleichung (5)) , läßt sich die Trägheit im laufenden Regelbetrieb ausmessen (Trägheit= IMotorχΔt/ΔViSt) • Es ist daher leicht möglich, die Regler-Software so zu erweitern, daß sich der Regler auf den optimalen Wert für die Trägheit automatisch einstellt.b) If the controller uses an inertia that differs from the actual one (Figures 6 and 7), this is tolerated over a wide range, so that the precise arrival at the right time is guaranteed. The somewhat increased power loss due to the curved motor current curve has a disadvantageous effect. On the basis of the convex or concave course of the current curve, however, it can be seen that a faulty inertia is expected. Because the inertia is the relationship between the Motor current IMotor and the load acceleration indicates (cf. equation (5)), the inertia can be measured during normal control operation (inertia = I motor χΔt / ΔVi St ) • It is therefore easily possible to expand the controller software so that the controller adjusts to the optimum Automatically sets the inertia value.
Die Trägheit ist der einzige verstellbare Regelungsparameter. Demgegenüber müssen bei herkömmlichen PD bzw. PID-Reglern mehrere Parameter justiert werden, die sich auch noch wechselseitig beeinflussen. Ausreichende Regeleigenschaften werden dabei oft nur mit einem hohen Verstärkungsfaktor kurz unterhalb der Schwinggrenze erreicht. Die PD/PID-Regelung droht dann bei geringen Veränderungen der Umgebungsbedingungen in die Instabilität abzugleiten. Das neue Regelprinzip ist wesentlich robuster, die Einstellung bei der Wartung oder Inbetriebnahme ist einfacher und schneller durchführbar.Inertia is the only adjustable control parameter. In contrast, with conventional PD or PID controllers, several parameters have to be adjusted, which also influence each other. Sufficient control properties are often only achieved with a high gain factor just below the vibration limit. The PD / PID control then threatens to slide into instability if the ambient conditions change slightly. The new control principle is much more robust, the settings for maintenance or commissioning can be carried out more easily and quickly.
Wenn externe Störeinflüsse plötzlich die Geschwindigkeit (Figur 8) oder die Lage (Figur 9) verändern, stellt sich der Regler unverzüglich auf die veränderte Situation ein und führt wieder einen linearen Verlauf des Motor-Stromes herbei, der sicher zum Ziel führt. Auf Störungen, die lange vor dem AnkunftsZeitpunkt liegen, wird relativ sanft reagiert, da die gesamte Restzeit von ta zum Ausregeln ausgeschöpft wird. Gleichgroße Störungen kurz vor der Ankunft führen dagegen zu heftigen Reaktionen des Motor-Stromes, um die Störung noch rechtzeitig zu kompensieren. Solange die physikalischen Ξystemgrenzen (z.B. maximales Motor-Drehmoment) nicht überschritten werden, erreicht die Last ihr Ziel trotzdem ohne Überschwingen und ohne daß sich die Ankunftszeit verzögert. Dies ist ein entscheidender Vorteil gegenüber klassischen Reglern (z.B. PD-Reglern) , bei denen sich die Ankunftszeit mit jeder Störung nach hinten verschiebt und bei denen die Ankunftszeit daher nicht genau vorhergesagt werden kann. d) Wenn das Ziel mit einer bestimmten Geschwindigkeit überfahren werden soll (Vson≠0), gelingt es dem Regelalgorithmus, gleichzeitig mit dem Ablauf von ta sowohl die gewünschte Endgeschwindigkeit Vsoιι als auch die gewünschte Zielposition Sson zu erreichen (Figur 10) . Dabei ist es nicht erforderlich, daß die Bewegung aus dem Stillstand startet (vgl. Figur 11) , und es werden auch negative Geschwindigkeiten oder Wegstrecken richtig verarbeitet, selbst dann, wenn der Endpunkt einer positiven Wegstrecke mit einer negativen Geschwindigkeit (rückwärts) überfahren werden soll (vgl. Figur 12) .If external disturbances suddenly change the speed (Figure 8) or the position (Figure 9), the controller immediately adjusts to the changed situation and brings about a linear course of the motor current, which leads safely to the target. Faults that occur long before the arrival time are reacted relatively gently, since the entire remaining time of t a is used up to correct the situation. However, disturbances of the same size shortly before arrival lead to violent reactions of the motor current in order to compensate for the disturbance in good time. As long as the physical system limits (eg maximum engine torque) are not exceeded, the load reaches its destination without overshoot and without delaying the arrival time. This is a decisive advantage over classic controllers (eg PD controllers), in which the arrival time shifts backwards with every disturbance and in which the arrival time cannot therefore be predicted exactly. d) If the target is to be passed at a certain speed (V so n ≠ 0), the control algorithm succeeds in simultaneously reaching the desired final speed V so ιι as well as the desired target position S so n (t a) Figure 10). It is not necessary for the movement to start from a standstill (cf. FIG. 11), and negative speeds or distances are also processed correctly, even if the end point of a positive distance is to be crossed with a negative speed (backwards) (see Figure 12).
Mit dem Regelprinzip läßt sich eine beliebige Bahnkurve Ssoιι=f(t) und Vson=f' (t) verfolgen, indem die Bahnkurve in eine Vielzahl kleiner Segmente zerlegt wird, deren Endpunkte (=Stützpunkte) nacheinander mit dem hier beschriebenen Regelungsverfahren angefahren werden. In den Stützpunkten besitzt die Last dadurch jeweils die richtige Position und Geschwindigkeit, so daß zwischen den Stützpunkten kein nennenswerter Wegfehler SFehier= (Vlεt-VSoiι) χΔt entsteht und der Bahnverlauf mit hoher Genauigkeit eingehalten wird.With the control principle, any trajectory S so ιι = f (t) and V so n = f '(t) can be followed by dividing the trajectory into a large number of small segments, the end points (= bases) one after the other with the one described here Regulatory procedures can be started. As a result, the load has the correct position and speed at the support points, so that there is no significant path error S Fe here = (V lεt -V S oiι) χ Δt between the support points and the course of the path is maintained with high accuracy.
Einen Sonderfall stellt die reine Lageregelung dar, bei der die Geschwindigkeit in der Zielposition Vson nicht vom Leitsystem vorgeschrieben ist. In diesem Fall kann die Endgeschwindigkeit Vson durch Umstellen von Gleichung (3b) bestimmt werden:A special case is the pure position control, in which the speed in the target position V so n is not specified by the control system. In this case, the terminal velocity V can thus n by rearranging Equation (3b) can be determined:
Der so gefundene Wert von Vsoll wird in die Gleichung (4) eingesetzt:The value of V soll found in this way is inserted into equation (4):
Damit ist Vsoιι aus dem Regelungsalgorithmus eliminiert. Für k2 können theoretisch beliebige Werte verwendet werden. Von besonderer praktischer Bedeutung sind zwei Fälle: V is thus eliminated from the control algorithm. In theory, any values can be used for k 2 . Two cases are of particular practical importance:
a) k2=0. Damit wird eine annähernd konstante Beschleunigung der Last bewirkt, die dann genau beim Ablauf von ta die Zielposition kreuzt. Gleichung (10) vereinfacht sich in diesem Spezialfall zu:a) k 2 = 0. This results in an almost constant acceleration of the load, which then crosses the target position exactly when t a expires. In this special case, equation (10) is simplified to:
Dabei zeigt die Geschwindigkeit einen linearen Verlauf (Figur 13) . Dies kann ausgenutzt werden, um das dreiecksförmige Geschwindigkeitsprofil gemäß Figur 3 zu realisieren. Das ist trotz der ungünstigen Verlustleistung (s.o.) dann vorteilhaft, wenn eine hoheThe speed shows a linear course (Figure 13). This can be used to implement the triangular speed profile according to FIG. 3. Despite the unfavorable power loss (see above), this is advantageous if a high
Maximalgeschwindigkeit in der Bewegungsmitte gefordert ist oder wenn die gleichmäßige Beschleunigung wünschenswert ist. Dazu wird in der Beschleunigungsphase während des ersten Teils der Bewegung nach Gleichung (11) geregelt, wobei das Ziel Ssoιι z.B. auf den halben Gesamtweg und die Ankunftszeit ta z.B. auf die halbe Gesamtzeit einzustellen ist. Anschließend wird für die Bremsphase auf Gleichung (4) umgeschaltet und mit dem Gesamtweg Ssoιι und dem Rest der Gesamtzeit für ta gerechnet. Die Aufteilung in eine Beschleunigungs- und Bremsphase wird bereits in der US 4694229 vorgeschlagen, allerdings wird dort ein ungünstigerer Regelalgorithmus benutzt, bei dem die Ankunftszeit nicht exakt vorhersagbar ist .Maximum speed is required in the middle of the movement or when smooth acceleration is desirable. For this purpose, regulation is carried out in the acceleration phase during the first part of the movement according to equation (11), the target S being set to half the total distance and the arrival time t a to half the total time , for example. The equation (4) is then switched over to the braking phase and the total path S so ιι and the rest of the total time for t a are calculated. The division into an acceleration and braking phase has already been proposed in US Pat. No. 4,694,229, but an unfavorable control algorithm is used there, in which the arrival time cannot be predicted exactly.
b) k2=-kι/ta. Die Beschleunigung und der Motorstrom, die damit eingestellt werden, nehmen linear ab und verschwinden mit Ablauf von ta (aLast (ta) =0, vgl. Gleichung (3)) . Den Verlauf zeigt Figur 14. Gleichung (10) vereinfacht sich in diesem Fall zu:b) k 2 = -kι / t a . The acceleration and the motor current that are set decrease linearly and disappear when t a (a load (t a ) = 0, see equation (3)). The course is shown in FIG. 14. In this case, equation (10) is simplified to:
Anwendungen ergeben sich, wenn auf die Last zur Ankunftszeit keine Beschleunigungskraft einwirken darf oder wenn noch kurz vor dem Ziel mit äußeren Störeinflüssen zu rechnen ist, zu deren Ausregelung das volle Motor-Drehmoment zur Verfügung stehen soll. Außerdem errechnet sich wieder ein um 25% geringerer Energieverlust gegenüber einer Regelung nach Gleichung (11) .Applications arise when there is no acceleration force acting on the load at the time of arrival or when external disturbances can be expected shortly before the destination, the full engine torque of which should be available to regulate. In addition, a 25% lower energy loss is calculated compared to a regulation according to equation (11).
Die Anmeldung offenbarte ein schnelles, hochgenaues, energiesparendes, einfaches, stabiles und robustes Regelungsverfahren. Ein Versuchsaufbau mit einem 1,3 KW Servomotor bestätigt dies. Die beiden Regelgrößen Slst und V1Ξt werden mit einem inkrementalen Drehgeber (4000 Impulse/Umdrehung) erfaßt. Ein gewöhnlicher Mikrocomputer übernimmt die gesamte Signalverarbeitung des Reglers. Der Regelalgorithmus wird dabei mit einer Zykluszeit von 1 ms wiederholt. Bei diesem Aufbau überfährt der Motor das Ziel innerhalb von ± 3μs der vorgegebenen Ausregelzeit ta (bei 30 U/s) und schwingt maximal 0,3° über die Zielposition hinaus (bei Vsoll=0) . The application revealed a fast, highly accurate, energy-saving, simple, stable and robust control process. A test setup with a 1.3 KW servo motor confirms this. The two controlled variables S actual and V 1Ξt are recorded with an incremental encoder (4000 pulses / revolution). An ordinary microcomputer takes over the entire signal processing of the controller. The control algorithm is repeated with a cycle time of 1 ms. In this structure, the motor passes over the target within ± 3μs the predetermined settling time t a (at 30 U / s) and oscillates a maximum of 0.3 ° over the target position beyond (to at V = 0).
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996120706 DE19620706C1 (en) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | Numerical control method e.g. for position and speed of electric motor of railway vehicle |
| DE19620706.1 | 1996-05-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO1997044717A1 true WO1997044717A1 (en) | 1997-11-27 |
Family
ID=7795078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP1997/002627 Ceased WO1997044717A1 (en) | 1996-05-23 | 1997-05-22 | Digital method of regulating linear regulation processes, in particular suitable for rapidly and precisely regulating the position and rotational speed of electric motors |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19620706C1 (en) |
| WO (1) | WO1997044717A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10108213B2 (en) | 2015-06-16 | 2018-10-23 | The Hong Kong University Of Science And Technology | Three-dimensional power stage and adaptive pipeline control |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19930777A1 (en) * | 1999-07-03 | 2001-01-04 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Regulating arrangement for rapid position regulation of electric motor has position, revolution rate, current control loops; position and revolution rate control loops are in parallel |
| US12259251B2 (en) * | 2021-09-01 | 2025-03-25 | BorgWarner US Technologies LLC | System and method for controlling vehicle propulsion |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4714867A (en) * | 1986-09-30 | 1987-12-22 | Design Components Incorporated | Method and apparatus for controlling a stepper motor with a programmable parabolic velocity profile |
| US4734847A (en) * | 1985-12-16 | 1988-03-29 | Hunter L Wayne | Microstepping motor controller circuit |
| WO1992015068A1 (en) * | 1991-02-15 | 1992-09-03 | Incontrol, Inc. | Computer control system for generating geometric designs |
| DE4111804A1 (en) * | 1991-04-11 | 1992-10-15 | Berger Lahr Gmbh | Nonlinear driving profile generation e.g. for stepper motor - integrating acceleration and speed at each position, loading acceleration values formed by profile generator when acceleration changes required during motion |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2258661B1 (en) * | 1974-01-18 | 1977-08-26 | Honeywell Bull Soc Ind | |
| GB2166889B (en) * | 1984-11-09 | 1988-01-06 | Ferranti Plc | Servo positioning system |
| EP0488350A3 (en) * | 1990-11-30 | 1992-10-21 | Mita Industrial Co. Ltd. | Method of and device for driving and controlling a motor |
-
1996
- 1996-05-23 DE DE1996120706 patent/DE19620706C1/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-05-22 WO PCT/EP1997/002627 patent/WO1997044717A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4734847A (en) * | 1985-12-16 | 1988-03-29 | Hunter L Wayne | Microstepping motor controller circuit |
| US4714867A (en) * | 1986-09-30 | 1987-12-22 | Design Components Incorporated | Method and apparatus for controlling a stepper motor with a programmable parabolic velocity profile |
| WO1992015068A1 (en) * | 1991-02-15 | 1992-09-03 | Incontrol, Inc. | Computer control system for generating geometric designs |
| DE4111804A1 (en) * | 1991-04-11 | 1992-10-15 | Berger Lahr Gmbh | Nonlinear driving profile generation e.g. for stepper motor - integrating acceleration and speed at each position, loading acceleration values formed by profile generator when acceleration changes required during motion |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| KWOK S T ET AL: "OPTIMAL VELOCITY PROFILE DESIGN IN INCREMENTAL SERVO MOTOR SYSTEMS BASED ON A DIGITAL SIGNAL PROCESSOR", SIGNAL PROCESSING AND SYSTEM CONTROL, FACTORY AUTOMATION, PACIFIC GROVE, NOV. 27 - 30, 1990, vol. 1, 27 November 1990 (1990-11-27), INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS, pages 262 - 266, XP000217132 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10108213B2 (en) | 2015-06-16 | 2018-10-23 | The Hong Kong University Of Science And Technology | Three-dimensional power stage and adaptive pipeline control |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19620706C1 (en) | 1997-07-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102009058443B4 (en) | Inertia estimation controller and control system | |
| DE69025321T2 (en) | METHOD FOR CONTROLLING A SERVOMOTOR | |
| DE69018108T2 (en) | Servo circuit. | |
| DE3887062T2 (en) | Servo control. | |
| AT518270B1 (en) | Method for controlling the movement of a drive axle of a drive unit | |
| DE4233063A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR INCREASING THE EFFICIENCY OF COMPRESSION DEVICES | |
| DE2807902B1 (en) | Control device with active force feedback | |
| EP0931283B1 (en) | Method and control structure for controlling moments in numerically controlled elastic (and therefore oscillation-capable) multiple mass systems | |
| EP1916416B1 (en) | Method of operating a wind turbine | |
| DE3101360C2 (en) | Device for delaying the drive of a winding device for webs of material | |
| DE19620706C1 (en) | Numerical control method e.g. for position and speed of electric motor of railway vehicle | |
| DE3943342C2 (en) | Servo control system | |
| EP0340538B1 (en) | Method for controlling the movement of a machine element | |
| WO2008064740A1 (en) | Method for the adaptation of the control parameters of a drive controller to changed operating conditions | |
| EP1229411B1 (en) | Control process and structure of regulation for the motion control, feed forward and fine interpolation of objects in a rotation speed regulator cycle which is faster than the position regulator cycle | |
| EP0455938B1 (en) | Adaptive two-step controller | |
| DE3938083C2 (en) | ||
| EP2952991A1 (en) | Minimal loss motion in a composite axle | |
| WO2001033304A2 (en) | Control system for electric drive mechanisms and method for controlling a trajectory | |
| DE19601232C2 (en) | Controller for a control loop | |
| EP1927906A1 (en) | Method and device for position control of at least one pair of moveable axes of a machine | |
| DE19635981C2 (en) | Process for direct control of the speed of an electric drive | |
| DE102022121582B4 (en) | Device and method for stepper motor control and 3D printer | |
| EP0498202B1 (en) | Electropneumatic position controller | |
| EP2761738B1 (en) | Method and circuit arrangement for controlling stepper motors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
|
| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE |
|
| DFPE | Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101) | ||
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP Ref document number: 97541559 Format of ref document f/p: F |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |