Easyelectronics.ru

Электроника для всех
Текущее время: 20 сен 2020, 20:28

Часовой пояс: UTC + 5 часов



JLCPCB – Прототипы печатных плат за $2/5шт. два слоя. $5/5шт. четыре слоя
Крупнейший производитель печатных плат и прототипов. Более 600000 клиентов и свыше 10000 заказов в день!
Получите скидку на почтовую отправку при первом заказе в JLCPCB!

Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 21 ] 
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 21 фев 2019, 15:28 
Старожил

Зарегистрирован: 08 июн 2015, 16:26
Сообщения: 503
Еще немного разбавлю споры про Rust странными размышлениями. Опять про электроприводы.

Касаемо алгоритмов управления положением в станках и роботах (речь идет о классических синхронных машинах и коллекторных ДПТ, а не о шаговиках) - возникло предположение (в частности в текущей работе) заменить контур регулирования положения и планировщика движения единым планировщиком скоростей. Т.е. эдаким наблюдателем, знающим характеристики электропривода в сборе (регулятора скорости, тока и самого движка) с одной стороны и собирающим данные о требуемом маршруте - с другой. Далее, такой планировщик раскладывает маршрут движения осей не в набор целевых координат, а в набор задания времени и скорости передвижения осей таким образом, чтобы маршрут соблюдался. После этого, в процессе отработки приводом задания, планировщик следит, чтобы оси не "съезжали" с заданного маршрута путем коррекции скоростей электроприводов.
Так вот, хотелось бы спросить у знающих людей, есть ли такая практика в реальных проектах? Или все-таки планировщики делаются на базе электроприводов, управляемых по положению?


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 21 фев 2019, 18:40 
Старожил

Зарегистрирован: 22 июл 2017, 11:48
Сообщения: 4198
Откуда: Чобля - долбаный кетайец
Это вы сейчас о чем вообще?
Любая система имеет уровни абстракции, или иначе, разграничения областей действия, разграничение ответственности. И на самом деле, xРуст тут не имеет никакого сраного касания к теме. Можно писать хоть даже на ассемблере, или хоть в визуальном языке.
Основа - разграничение.
Верхний уровень: "переместить это отсюда и всюда, а как именно остальные это будут делать, это вообще не его проблема".
Средний уровень: "так, что у нас есть? вот такие моторы, вот такие датчики, будем перемещать вот так и эдак".
Нижний уровень: "так, у нас есть такой-то мотор, и мы знаем, как им управлять. будем выдавать сигналы и... ну кароче поехали".

Цитата:
а в набор задания времени и скорости передвижения осей таким образом, чтобы маршрут соблюдался.

Ну а как опознать, что маршрут не соблюдается? Понимаете, если бы между электрическими импульсами и исполнительным механизмом была бы абсолютно жесткая связь и никакие внешние факторы не могли бы ее нарушить, то да. Но на деле, ротор мотора свободный, и внешние факторы могут спокойно нарушить абсолютную связь.
К тому же, опираться на время и скорость, которые сами по себе имеют погрешность измерения, это неверно. Скорость - это вообще такой параметр, который определяется на промежутке времени. Понятие "мгновенная скорость" есть только в теоретической физике. На практике скорость определяется по пройденному пути за единицу времени. А между силой тока и скоростью нет абсолютно жесткой связи.
В частности, как вы будете определять четкое положение с приводом в виде коллекторного мотора - это вообще не поддается разумению. Коллекторный электромотор настолько неточен и инерционен, что без обратной связи по положению его вообще невозможно хоть сколько-нибудь использовать для позиционирования.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 21 фев 2019, 19:00 
Старожил

Зарегистрирован: 08 июн 2015, 16:26
Сообщения: 503
Про Rust это было отступление - никакого отношения он к теме не имеет, просто в последнее время это трендовая тема для обсуждений и холиваров в этой ветке. Решил разбавить мыслями не к месту.

Про привод - да, коллекторный мотор неточный и инерционный, но ведь для того регуляторы тока и скорости и существуют. Если вы проглядели, я имел в виду полностью электропривод с системой регулирования тока и скорости. И далее, исходя из знаний о точности работы электропривода именно как всей системы в целом, а не отдельно движка коллекторного, задумался о планировщике, который уже опираясь на точность показаний датчиков привода и модель электропривода с ее погрешностями, передавал бы ему рассчитанные скорости уставки исходя из проложенного маршрута, полученного "сверху" по отношению к планировщику. Могу соврать, но вроде бы с давних времен автопилоты и авторулевые на самолетах и судах так были реализованы, на основе фильтра Калмана, который по проложенному маршруту давал уставки на двигатели машины и следил, чтобы от маршрута машина не отклонялась - разве не? Короче, регулятор положения, совмещенный с планировщиком движения сразу же. Стало интересно, делают ли так в пром. автоматизации, в роботах и станках.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 21 фев 2019, 19:28 
Старожил

Зарегистрирован: 10 окт 2014, 00:48
Сообщения: 6945
Описанный алгоритм кратко: "Пойди туда, не знаю куда, принеси то, не знаю что".
sdv_cyborg, вы собираетесь делать сервосистему без датчика положения? Чё, в натуре?
Кратко - "нет" по всем пунктам.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 21 фев 2019, 19:45 
Старожил

Зарегистрирован: 08 июн 2015, 16:26
Сообщения: 503
Тьфу ты, да кто ж говорит, что без датчика положения-то?
Я имел в виду не отсутствие контроля положения, а алгоритмы планирования маршрута, отличные от простейшего "интерполятор -> ПИД-регулятор положения". Алгоритмы, которые бы одновременно сочетали в себе функционал преобразования маршрута в задание скорости и контроль за соблюдением положения.

В том же примере про автопилоты речь же не идет о том, что у них нет средств контроля положения, а о том, что сам автопилот одновременно и преобразует маршрут в задание скоростей, и следит за соблюдением этого маршрута, а не разбит на планировщик отдельно, а ПИД-регулятор - отдельно.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 21 фев 2019, 20:04 
Старожил

Зарегистрирован: 22 июл 2017, 11:48
Сообщения: 4198
Откуда: Чобля - долбаный кетайец
Функционально конечный прибор то может быть и не разбит. Да вот только при написании софта вы все равно будете разбивать на зоны ответственности. Ну это как бы общий стиль написания программ в целом, любых программ.
Кстати, даже физически у вас функционал может быть размещен в разных микросхемах, в разных узлах. Это тоже нормально и вообще часто встречается.

Вас интересует вопрос: "можно ли так делать?" Да, можно. Но датчики положения нужны для установки начальной точки отсчета, а так же для коррекции ошибки.
Понятие "мгновенная скорость" - это только теоретическое понятие. На практике - это только приближение.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 21 фев 2019, 20:19 
Старожил

Зарегистрирован: 10 окт 2014, 00:48
Сообщения: 6945
sdv_cyborg, и по поводу "не интерполятор -> ПИД"....
Чтобы выстрелить в Луну, никто не станет запускать в то место, где находится Луна, с последующим приближением к "текущему" положению Луны, по мере приближения. Алгоритм используется другой. И вы, конечно, это знаете.
Так что - прием "рассчитал и выстрелил", вместо "слежения", применяется. Но для этого все необходимые параметры должны быть детерминированы. Увы, под это определение "коллекторный двигатель" не попадает. Если вы поставите _на_него_ систему стабилизации (энкодер), или замените на шаговый двигатель, то степень предсказуемости позволит что-то экстраполировать. Но не иначе.
Добавлю-ка я "IMHO".


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 21 фев 2019, 20:29 
Старожил

Зарегистрирован: 22 июл 2017, 11:48
Сообщения: 4198
Откуда: Чобля - долбаный кетайец
Про автопилот: скорость на участках маршрута задается человеком, а не вычисляется чисто по формуле v = s / t. К тому же, скорость самолета - довольно сложное и объемное понятие, и давайте не будем вдаваться сейчас в эти детали, иначе совсем зароемся в очень узкую специфику воздухоплавания.

Что касается просто перемещения какого-то объекта из точки А в точку Б, то скорость перемещения тоже часто задается либо фиксировано по определенному алгоритму (например, координатный стол, каретка принтера), либо самим человеком, вводящим параметр скорости (например, стрела или тележка крана - скорость задается органами управления машиниста крана). Во втором случае, положение перемещаемого объекта задается целиком и полностью оператором. Автоматика может только ограничивать возможное перемещение.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 21 фев 2019, 21:27 
Старожил

Зарегистрирован: 08 июн 2015, 16:26
Сообщения: 503
Еще раз попытаюсь объяснить, о чем речь. Во-первых, в третий раз повторюсь: под электроприводом я имею в виду не голый коллекторный моторчик, а всю систему подчиненного управления скоростью и током вместе с двигателем.

Во-вторых, ситуация у нас такая: последний год мы делаем роботизированные системы полива и пожаротушения, в которых нужно рабочим органом - стволом - управлять либо по скорости с пульта, либо указанием координат, в которые должен приехать рабочий орган. С этим ситуациями все отлично, система подчиненного регулирования из трех ПИ-регуляторов - положения, скорости, тока - справляется хорошо. Но иногда требуется реализовать режим движения по заданному маршруту. Из того, что я успел по-быстрому выяснить, самый простой вариант - это интерполятор, который путь между текущим и требуемым положениями разбивает на шаги и скармливает их с определенным интервалом регуляторам положения сервоприводов. Так достигается некоторая синхронность отработки желаемого маршрута. Однако, все-таки, как я не крутил, ни в модели в симулинке, ни уже в железе - точность прохождения машрута невысокая, есть всегда отклонения плюс-минус два градуса. Для всяких систем полива и пожаротушения это прекрасный показатель, т.к. струя воды сама по себе гораздо шире.
Вопрос уже возник у меня с более прецизионными системами - как для самообразования, так и в связи с возможностью в дальнейшем работать над сервоприводами, требующими гораздо более точной отработки задания и, возможно, следящих систем. Суть в том, что простой интерполятор ничего не "знает" о динамических характеристиках сервопривода вместе с регуляторами, поэтому точность прохождения рабочего органа по маршруту невысока. Нашел, что такие задачи решаются с помощью т.н. планировщиков движения - но увы, информации особо много о них не нашел. Поэтому, в процессе собственных размышлений исходя из того, что знаю, стал предполагать, как такая система может выглядить. Вот, собсвтенно, и представления: в сервоприводе остаются регуляторы скорости и тока, но регулятор положения - в явном виде - исключается и переходит в планировщик. Планировщик представляет собой, скажем, фильтр Калмана, которому на вход подается вектор движения от текущей точки к конечной, который он преобразует в задания скоростей для приводов. В самом фильтре заложена модель сервопривода и также на него заведены показания реального датчика положения. Фильтр передает задания скоростей сервоприводам реальным и модели сервопривода внутри себя - дальше уже все традиционно, скажем, находится отклонение реального положения рабочего органа от модели, вырабатывается коррекция задания скорости и отдается сервоприводам.
Почему я пришел к мысли, что планировщик включает в себя регулирование положения, а в сервоприводах остаются только регуляторы скорости? Мои размышления такие:
1. Если в сервоприводе будет также и регулятор положения, то и в модели, заложенной в планировщик, его также следует внести и "моделировать" его поведение, что соответственно усложнит в целом алгоритм работы.
2. Если сервопривод настраивается на технический оптимум, то, как правило, в такой ситуации ПИ-регулятор положения вырождается в П-регулятор - а такой функционал может легко уже реализовать и планировщик наряду с наблюдением за реальным положением электропривода.

Вот, собственно, и все. Решил здесь узнать, верны ли мои мысли или нет. Никакой речи о том, чтобы "выстрелить" и забыть, не идет - наоборот, речь о том, чтобы как можно лучше и при этом оптимальнее управлять приводом.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 21 фев 2019, 21:47 
Старожил

Зарегистрирован: 05 фев 2013, 00:58
Сообщения: 3516
:)


Последний раз редактировалось iev91 19 май 2019, 15:50, всего редактировалось 1 раз.

Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 21 фев 2019, 21:58 
Старожил

Зарегистрирован: 08 июн 2015, 16:26
Сообщения: 503
Я сейчас не о кусочках кода и их расположении в мелкоконтроллерах говорю. А о вполне конкретной вещи: алгоритма планирования движения для прецизионного сервопривода.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 21 фев 2019, 23:02 
Старожил

Зарегистрирован: 10 окт 2014, 00:48
Сообщения: 6945
Ээээ ... вы хотите реализовать систему с "прямой связью" и ссылаетесь на недостатки "обратной связи"?
"Прямую связь" делают тогда, когда нужно =быстро= и без "колебаний" выставить (или двигать) устройство в заданное положение. Вы считаете из текущих параметров то, что надо для выполнения, скармливаете "это" на исполнительное устройство и считаете, что оно выполнилось (выполняется/выполнится). Система слежения не используется. Нужное положение (режим) будет достигнут максимально быстро с отсутствием возможного дребезга стабилизации. И, как следует из описания - быстро и не точно. Т.е. его можно использовать для интерполяции по некоторым контрольным точкам, которые надо стабилизировать с ОС. В контексте "покрутить от края до края" сами "края" и несколько ключевых точек (центр, например) необходимо устанавливать по ОС (слежение), а между ними, если это допустимо, можно прогнать устройство по заданной интерполяции, из модели поведения устройства в нужных условиях.

Я не понял, чем не устроила обычная стабилизация. Нужно быстрее? ... или точнее? Быстрее - прямая, точнее - обратная связь. И быстрее и точнее - прямая как регулирующее воздействие, а обратная как исправление ошибки.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 21 фев 2019, 23:14 
Старожил

Зарегистрирован: 08 июн 2015, 16:26
Сообщения: 503
Я не имел в виду прямую связь. Я имел в виду ОС, но она бы скармливалась не просто регулятору положения. Тогда получается, что интерполятор как раз втупую задание скармливает регулятору положения, и тот едет быстро, но не очень точно.
А я говорю за то, чтобы у планировщика тоже была обратная связь по положению. Чтобы он вел рабочий орган не тупо в заданное положение как попало, а именно по четко заданному маршруту и если регуляторы отрабатывают что-то не то, то по показаниям датчика положения скорректировал задание.
Свое видение я представил: фильтр Калмана, который берет в качестве измерения на текущем такте показания датчика положения (это же вроде бы обратная связь, а не прямая, я ведь ничего не путаю?), а в качестве оценки состояния использует модель сервопривода и анализ ее отработки положения на предыдущем такте.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 22 фев 2019, 00:03 
Старожил

Зарегистрирован: 10 окт 2014, 00:48
Сообщения: 6945
Вы бы прочитали, что я написал. Я же повторяться не буду. )) ... как и убеждать.
На сем все.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 22 фев 2019, 00:10 
Старожил

Зарегистрирован: 08 июн 2015, 16:26
Сообщения: 503
Впрочем, вы тоже, кажется, внимательностью не отличаетесь.
Хотя это уже не имеет никакого значения.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 22 фев 2019, 13:06 
Старожил

Зарегистрирован: 22 июл 2017, 11:48
Сообщения: 4198
Откуда: Чобля - долбаный кетайец
Да поняли мы, поняли. По крайней мере, про себя говорю. Я же и ответил - "да, можно".
Помимо обратной связи от исполнительного механизма потребуется набор неких правил, иначе говоря, таблица возможных скоростей, кривые изменения скорости. То есть, чтобы рассчитать перемещение от точки А до точки Б, потребуется профиль перемещения. Обычно это будет S-кривая разгона и торможения и константа скорости равномерного перемещения. Скорость равномерного перемещения - как правило, одна и та же. Изменяется только время действия этой скорости. Время разгона и торможения - тоже, как правило, константы, для тех условий, когда инерция исполнительного механизма постоянная. Это что касается задания скорости.

Теперь что касается контроля и обратной связи.
Раз уж есть сигналы обратной связи, то они конечно же поступают и корректируют действия. Если обратная связь есть только по скорости привода, то сравнивается действительная скорость с заданной в профиле, и вносится коррекция в ту или иную сторону, причем в оконцовке надо корректировать не только скорость, но и исправлять последствия отклонения фактической скорости от заданной методом коррекции времени действия.
Понятное дело, что точность позиционирования исполн.мех-ма в пространстве в этом случае будет определяться точностью математических расчетов в задании скорости и времени действия, а так же точностью датчиков и системы регулирования скорости. Чем точнее контроль от датчиков и точнее регулирующие воздействия, тем меньшая будет ошибка в позиционировании.

Вот как бы так. Если вы спросите, а как же это вот реализовать "в материале", нуууу, тут главной формулой будет формула поступательного движения из школьной физики s = v*t + (at²)/2, либо ее угловой аналог для вращательного движения, когда нужно вычислять углы поворота..


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 22 фев 2019, 13:37 
Старожил

Зарегистрирован: 08 июн 2015, 16:26
Сообщения: 503
По профилям - это, кстати, выход. Можно генерить действительно S-кривую по заданным указаниям скорости, разгона и торможения и далее следить за ее соблюдением, сравнивая выполнение формулы поступательного движения с тем, чего там действительно наездил рабочий орган.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 22 фев 2019, 13:39 
Старожил

Зарегистрирован: 16 авг 2012, 23:27
Сообщения: 2094
Откуда: Москва
Вы тут случайно не следящий привод изобретаете?


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 22 фев 2019, 13:53 
Старожил

Зарегистрирован: 10 окт 2014, 00:48
Сообщения: 6945
Не для sdv_cyborg. ТС упорно продвигает "прямое регулирование", совершенно этого не понимая. И не поймет, судя по манере общаться.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 22 фев 2019, 13:57 
Старожил

Зарегистрирован: 08 июн 2015, 16:26
Сообщения: 503
mChel писал(а):
Вы тут случайно не следящий привод изобретаете?

Случайно изобретаю. Спасибо за ссылку, почитаю тоже - забыл про экспоненту.

u37 писал(а):
Не для sdv_cyborg. ТС упорно продвигает "прямое регулирование", совершенно этого не понимая. И не поймет, судя по манере общаться.

Тьфу на вас.
Я не продвигал прямого регулирования, мне как раз наоборот нужны системы с обратной связью для правильной отработки маршрута. Впрочем, кое-что уже нашел и понял, что мне нужно. Так что не вижу никакого смысла продолжать срачельник, думайте, что хотите, мне от этого ни холодно, ни жарко.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Алгоритмы планировщиков движения электропривода
СообщениеДобавлено: 25 фев 2019, 10:30 
Старожил

Зарегистрирован: 08 июн 2015, 16:26
Сообщения: 503
В общем, всем спасибо за участие - нашел то, что мне нужно. Это двухканальный регулятор положения, на вход которого подключен формирователь s-кривой разгона. Который как раз предназначен для точной отработки положения при достаточно большом запасе устойчивости.
Правда, непонятно, почему тов. u37 так был против прямого управления - ибо дальнейшее копание привело к работам, в которых описывается, что самые точные следящие приводы делаются путем комбинирования прямого управления скоростью и регулятора положения, параллельно при этом формирователь кривой разгона производит коррекцию по сравнению реальных показаний датчиков и показаний модели идеализированного электропривода. Тем более, что и в этом случае не совсем верно говорить о том, что генератор траектории реализует прямое управление скоростью, т.к. на него заведена обратная связь по положению, на основании которой траектория и, соответственно, задание скорости в процессе работы корректируется. Но это уже на чуть более далекое будущее оставлю.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 21 ] 


Часовой пояс: UTC + 5 часов


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  

Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB