Pro optimální řízení proudu tekoucího do
vinutí motoru, rychlosti a polohy hřídele motoru
obsahuje jednotka EPOS příslušné regulátory.
Tento díl seriálu se zabývá optimálním
nastavením jednotlivých konstant regulátorů.
EPOS obsahuje proporcionálně - integrační
(PI) regulátor proudu, proporcionálně
- integrační (PI) regulátor rychlosti a proporcionálně
- integračně - derivační (PID) regulátor
polohy. Regulátor proudu je podřízenou
smyčkou regulátoru polohy nebo rychlosti.
Volba konstant regulátorů je velice individuální
a záleží na typu použitého motoru a na
charakteru zátěže. V teoretické rovině existuje
mnoho způsobů, jak požadované konstanty
určit, např. metodou optimálního modulu
nebo metodou symetrického optima. Je
nutné přesně znát přenosové funkce jednotlivých
částí pohonu, tj. výkonové elektroniky,
motoru, snímače, řízené soustavy, a ty dosadit
do výpočtu regulačních smyček. Celá
operace je časově náročnější a komplikovanější,
jestliže požadované přenosové funkce
nejsou k dispozici. Optimální nastavení regulátorů
je možno zjistit rovněž z odezvy výstupní
veličiny na změnu vstupní veličiny,
kterou může být proud, rychlost nebo poloha.
Nalezené konstanty se pak manuálně vloží
do paměti jednotky EPOS.
Jednotka EPOS nabízí uživateli automatické
optimální nastavení regulátorů. Je to zásadní
přednost řídicí jednotky EPOS. K nastavení regulátorů
slouží průvodce "Regulation tuning".
Okno tohoto průvodce je vidět na obrázku. Průvodce
lze spustit pomocí hlavní nabídky v položce
"Wizards->Regulation tuning" nebo v panelu
průvodců pod označením "Regulation tuning".
Okno se skládá z následujících prvků:
. Rozbalovací nabídka označená 1 "Regulator
to tune" slouží k výběru regulátoru, jehož
konstanty se nastavují
. Rozbalovací nabídka označená 2 "Performance
index" slouží k výběru kritéria, na které bude
regulátor optimalizován. Regulátor proudu
a polohy umožňuje jako toto kritérium zvolit
integrál z absolutní odchylky mezi žádanou
a skutečnou hodnotou proudu či polohy, nastavení
regulátoru rychlosti lze optimalizovat
podle integrálu z druhé mocniny odchylky
mezi žádanou a skutečnou hodnotou rychlosti.
. Rozbalovací nabídka označená 3 "Step type"
slouží k výběru průběhu veličiny na vstupu
regulátoru
. Pole označené 4 "Step" zobrazuje hodnotu
požadované veličiny na vstupu regulátoru
. Tlačítko označené 5 "Enhanced" slouží k podrobnějšímu
nastavení průběhu požadované
veličiny na vstupu
. Pole označené 6 označuje stav indikačního
světla na jednotce EPOS
. Pole označené 7 "Best Tuning" obsahuje
optimální kombinaci konstant regulátorů
v průběhu ladění
. Pole označené 8 "Tuning history" obsahuje
seznam všech kombinací konstant regulátoru,
testovaných během ladění. Číselný údaj
"Performance Index" každé řádky je mírou
odchylky skutečného průběhu regulované
veličiny od požadovaného průběhu pro příslušná
zesílení. Program vybere řádku s nejnižším
číselným údajem jako optimální nastavení
. Tlačítko označené 9 "FreeRunning Mode
Active" přepíná mezi režimy, kdy jednotlivé
kroky ladění na sebe navazují buď zcela automaticky,
plynule za sebou, nebo manuálně,
vždy po stisku tlačítka 11 "Tuning step"
. Tlačítko označené 10 "Start tuning" spouští
proces ladění regulátoru
. Tlačítko označené 11 "Tuning step" v manuálním
režimu slouží pro aktivaci následujícího
ladicího kroku
. Tlačítko označené 12 "Save Regulation Gains"
uloží konstanty regulátorů do paměti
jednotky EPOS
. Tlačítko označené 13 "Manual" vyvolá nápovědu
. Rozbalovací nabídka označená 14 "Tuning
mode" umožňuje výběr manuálního či automatického
ladění regulátorů
. Pole označené 15 "Next Evaluation Setting"
obsahuje kombinaci konstant regulátoru
použitou v následujícím kroku ladění.
. Grafické pole označené 16 obsahuje průběh
požadované a skutečné veličiny
. Grafické pole označené 17 obsahuje průběh
chyby mezi požadovanou a skutečnou veličinou
. Tlačítko označené 18 "Close regulation tuning"
ukončí práci průvodce.
Regulátory je třeba nastavit v pořadí proudový,
rychlostní a polohový.
Nastavení regulátorů v automatickém režimu
Pro automatický režim vybereme z rozbalovací
nabídky "Tuning mode" možnost "Auto
tuning".
Nastavení regulátoru proudu
Nastavení proudového regulátoru se děje při
zablokované hřídeli motoru, aby indukované
napětí ve vinutí otáčejícího se motoru nemělo
vliv na regulátor. Průvodce na zablokování upozorní.
V rozbalovací nabídce "Regulator to tune"
zvolíme "Current regulator", zablokujeme
hřídel motoru a stiskneme tlačítko "Start tuning".
Hřídel motoru má tendenci se otáčet.
V poli "Tuning history" se zobrazují použité
konstanty regulátoru, grafická pole zobrazují
průběhy požadovaného a skutečného proudu
a jejich odchylky. Pokud je skutečná hodnota
v grafickém okně zobrazena červenou barvou,
je současné nastavení konstant regulátorů horší
než nastavení v předchozím případě, pokud je
zobrazena zelenou barvou, pak je kombinace
konstant regulátoru lepší než v předchozím případě.
Průběh černé barvy reprezentuje žádanou
hodnotu.
Nastavení regulátoru rychlosti
Po ukončení ladění regulátoru proudu vybereme
v rozbalovací nabídce "Regulator to tune"
možnost "Velocity regulator" a celý proces opakujeme
nyní již bez zablokované hřídele. Ta se
otáčí dle zvoleného průběhu.
Nastavení regulátoru polohy
Vybereme nastavení regulátoru polohy a celý
proces opakujeme.
Nastavení regulátorů v manuálním režimu
V rozbalovací nabídce "Tuning mode" vybereme
možnost "Manual tuning". Ladění konstant
regulátoru v manuálním režimu se provádí
podobným způsobem jako v automatickém
režimu. Regulátor proudu vyžaduje zablokovat
hřídel motoru. Stiskneme tlačítko "Start tuning".
Jednotlivé konstanty regulátoru se modifikují
"dvojklikem" na položky pole "Next
Evaluation Setting". Po změně konstant stiskneme
tlačítko "Tuning step", jednotka EPOS
provede jeden ladicí cyklus. Grafická pole opět
zobrazují odezvy výstupní veličiny na změnu
veličiny vstupní. Pokud jsme s odezvou spokojeni,
můžeme přejít k nastavení konstant regulátoru
rychlosti a polohy.
Průběh žádané veličiny na vstupu regulátoru
lze zadat stisknutím tlačítka "Enhanced".
Před ukončením průvodce tlačítkem "Close
regulation tuning" uložíme konstanty do paměti
jednotky EPOS tlačítkem "Save Regulation
Gains".
ING. JIŘÍ HNÍZDIL
V příštím díle se budeme zabývat jednotkou
EPOS v režimu řízení proudu. Na samotný závěr
ještě jeden praktický poznatek. Pokud jste
v situaci, kdy nastavení regulátorů proudu
a rychlosti proběhne korektně a nastavení regulátoru
polohy způsobí chybu "Max. Following
Error", zkontrolujte správnost připojení
motoru k řídicí jednotce EPOS, tj. polarita
u komutátorových strojů a sled fází u elektronicky
komutovaných strojů.
