为什么Delta控制器中不使用速度环作为液压伺服位置环的内环

back2049

       阅读了力士乐，MOOG，伊顿，DELTA等公司的产品手册，发现一个共同的问题，液压伺服闭环控制中位置环的输出就是伺服阀的输入，为什么不像伺服电机一样增加一个速度内环，这样的话可以在变负载情况下通过速度环去快速补偿由于压差变化引起的速度变化？

PEN

简单的答案是每个控制回路都应该有一个反馈。 由于大多数液压伺服系统只有位置反馈，因此只需要一个位置环。

The simple answer is that every control loop should have a feedback.  Since most hydraulic servo systems only have position feedback, there only needs be a position loop.

A more in depth answer is that many of the inner and outer loop gains overlap or act on the same data.
For instance:
The posltion loop derivative gain is multiplied by the velocity error.
The velocity loop proportional gain is multipled by the velocity error.   
Adjusting velocity loop proportional gain may require adjust the position loop derivative gain to compensate.  To avoid this the outer position loop is usually implemented as a PI controller.

The posltion loop proportonal gain is multiplied by the position error.
The velocity loop integrator gain is multipled by the position error.
These two gains overlap too.

I can show the math.  It does get messy.  This is one of those things you do not see in text books.

The computer translator was not working well.

Ysx317

你把位置变化微分就是速度，但会发现由于采样的原因波动很大，你必须滤波，否则不好用。所以不如直接追踪引导线了，即位移控制。更简单适用。

back2049

Ysx317 发表于 2018-3-16 00:39
你把位置变化微分就是速度，但会发现由于采样的原因波动很大，你必须滤波，否则不好用。所以不如直接追踪引 ...

用数字反馈应该影响不大，通常可以加入低通滤波器对于模拟量输入；我考虑的是位置闭环的同时速度也进行闭环，而不是限制

Ysx317

back2049 发表于 2018-3-16 01:47
用数字反馈应该影响不大，通常可以加入低通滤波器对于模拟量输入；我考虑的是位置闭环的同时速度也进行闭 ...

back2049：你分析一下，数字液压缸实际上速度环和位置环都有，因为当负载发生变化时，通过反馈直接改变阀口开度从而改变流量，弥补因负载变化引起的速度变化，当速度与输入速度相等时，就保持这个阀口开度，所以，数字缸有很好的速度跟踪和位置跟踪。并且所有这些调节都是自动完成的。当主动信号发完后，阀口上保留的脉冲数将全部输出后油缸停止运动。但可能出现一个小小的死区（0.0几毫米）即静差。如果需要消除这个静差，只需多发几个脉冲即可，或者反向发几个脉冲也可以。总之，液压是大功率传动的，精度一般到丝米级已经足够用了。至少满足了90%以上的要求，足也。

back2049

Ysx317 发表于 2018-3-16 11:59
back2049：你分析一下，数字液压缸实际上速度环和位置环都有，因为当负载发生变化时，通过反馈直接改变阀 ...

数字缸控制是位置闭环控制，速度限制，脉冲的累加相当于位置斜坡，脉冲频率相当于速度；纯速度闭环控制是不管位置指令，目标是调节速度闭环，位置在速度调整中可能存在不到位；速度闭环需要实际速度反馈，对于模拟量信号反馈，其实纯微分是不行的，加滤波会导致滞后，需要其他方式去处理；理论上说位置环的输出就是速度环的指令，两个环是串联关系

Ysx317

back2049 发表于 2018-3-16 14:53
数字缸控制是位置闭环控制，速度限制，脉冲的累加相当于位置斜坡，脉冲频率相当于速度；纯速度闭环控制是 ...

你的说法非常正确，速度闭环保证不了位置，位置闭环串连速度闭环更好，实际精确快速微位置闭环就是带有速度闭环的成分。数字缸就是如此。所以说数字缸既能控制速度又能控制位置就是这个道理。明白人一说就清楚，除非是装糊涂。

PEN

YSX317有正确的想法。 YSX317需要做更多的研究来做脉冲补偿。 看起来，脉冲补偿仅仅是速度的函数。
小距离高速移动的例子是必需的。

对于最快的生产速度，移动速度必须很快。 短的动作是良好的液压控制节省最多的钱。 在生产中，在0.2和0.3秒之间进入位置的区别很大。 在某些情况下，速度永远不会保持不变。

用英语看这个主题。
https://forum.deltamotion.com/viewtopic.php?f=18&t=524
没有恒定的速度。 周期时间很短，所以任何延迟都会降低产量。

YSX317 has the right idea.  YSX317 needs to do more research to do pulse compensation.   It appears that pulse compensation is only a function of velocity.
Examples of small distance moves at high speeds are required.

For the fastest production rates moves must be fast.  Short moves are where good hydraulic control saves the most money.   The difference between getting into position in .2 and .3 seconds is a lot when it comes to production.   In some cases the velocity is never constant.

See this thread in English.
https://forum.deltamotion.com/viewtopic.php?f=18&t=524
There is no constant velocity.  Cycle times are small so any delay reduces production.

数字液压

Ysx317 发表于 2018-3-16 15:29
你的说法非常正确，速度闭环保证不了位置，位置闭环串连速度闭环更好，实际精确快速微位置闭环就是带有速 ...

这三条线记录的是不同性能的数字缸跟随能力，最左侧红色线跟随误差较小。Pen先生说得很对，在工业化生产中，看似很小的滞后，日积月累将会产生巨大的效益损失，因此一个好的传动控制系统，既要保证精度，同时还要尽可能提高速度创造更高效益。

我们曾为冲压机设计的数字液压系统，3秒钟完成从上料、冲压、保压、出料等全过程，如果能提高0.1秒，用户每年就能额外产生超过3%的利润，对于传统制造业而言，3%利润可能意味着生存与灭亡。

slsheng

       北京思路盛对液压伺服位置闭环控制器没有速度闭环控制的理解：
       对于比较好的线性特性伺服阀开环控制电压与速度的对应关系已经足够好。通过对带拐点的阀进行补偿和通过其他办法实施非线性阀特性补偿，控制电压和油缸速度也可以实现良好的对应关系。 就像带速度闭环的伺服驱动电机给定电压和电机速度是有刚性很好的的速度对应关系一样，所以上位运动控制器就都不再做速度闭环控制了。
         下面几点进一步说明了没有速度闭环还可以实现高精度的原因：
1.伺服位置闭环控制器自带了位置目标值，速度目标值生成器，直接采用速度目标值做速度前馈控制，这可消除90%（估计值）以上的位置闭环控制误差。位置闭环的PID控制分量和加速度前馈控制分量再将剩余的10% 的位置误差可以解决。因为位置闭环的PID需要解决的误差已经很小，这个时候用户可以设定更大的PID系数值，使得系统又不震荡，又可以将位置误差减小到最小。
2.位置闭环追求全程的位置误差最小控制。其实瞬间的速度误差（很多是产生于干扰信号）对于位置误差的影响并不大。
3. 位置闭环中的微分控制分量就是对瞬时速度误差进行消除的。
4. DELTA控制器带的二阶微分控制分量还可以对加速度的误差进行消除。

如果希望更多交流可以联系我们slsheng@163.com