AXIS_CIP_DRIVE 다이어그램

다음은 다양한 응용 프로그램 유형의 서보 루프 토폴로지입니다.

명령 발생기

축 모션에 영향을 주는 명령 데이터를 다양한 소스에서 가져올 수 있습니다. CIP Motion C-D 연결을 통해 컨트롤러 기반 모션 플래너에서 가져오는 명령 데이터 소스가 가장 일반적입니다. 여기에서 명령 데이터는 모션 플래너에 의해 생성되는 컨트롤러 명령 위치, 속도, 가속도 및 토크의 형식을 취할 수 있습니다. 제공되는 명령 데이터 포인트는 선택한 제어 모드를 기반으로 하는 명령 데이터 집합 속성에 의해 지정됩니다. 고품질 피드포워드 신호를 생성하기 위해 고차 명령 요소가 기본 명령 데이터 포인트를 증가시킬 수 있습니다. 또는 장치가 기본 명령 데이터에서 이러한 고차 명령 요소를 가져올 수 있습니다. 어느 경우든 명령 정밀 보간기가 명령 데이터에 일반적으로 적용되어 장치의 업데이트 속도로 장치의 제어 구조에 대해 명령 참조 신호를 생성합니다.

다른 명령 데이터 소스는 장치에 내장되어 있는 로컬 모션 플래너입니다. 모션 장치 축 객체는 모션 플래너를 기반으로 하는 장치와 연결된 기능 집합을 정의합니다. 이러한 기능에는 전자적 연동, 캠, 이동 및 조그 등이 포함됩니다. 고성능 라인 샤프팅 응용 프로그램을 위해 기어링 및 캠 기능은 CIP Motion 피투피 연결을 통해 피어 장치에서 마스터 축 명령 참조에 직접 연결할 수 있습니다. 또는 로컬 모션 축 인스턴스에서 마스터 축 명령 참조를 가져올 수 있습니다. 모션 플래너는 이러한 기능을 용이하게 하기 위해 회전 언와인드 기능을 수행할 뿐 아니라 호밍 및 위치 재정의 작업을 통해 시스템에 대한 절대 위치 참조를 구성할 수 있는 기능도 지원합니다. 장치의 모션 플래너는 CIP 서비스 요청에 의해 제어됩니다.

컨트롤러 명령 속도 같은 명령 데이터를 직접 설정할 수 있습니다. 이 경우 장치가 모터의 속도를 원활하게 높이거나 낮출 수 있는 고유의 램프 발생기 기능을 명령 속도에 적용합니다.

명령 정밀 보간기와 램프 발생기는 모두 아래의 기능 블록 다이어그램에 표시된 명령 발생기 블록의 기능입니다.

정밀 명령 보간기

램프 발생기

피드백 채널

4개의 서로 다른 피드백 인터페이스 채널에서 모션 장치 축 객체에 의해 정의된 피드백 신호를 가져올 수 있습니다. 다양한 폐쇄 루프 제어 모드에서 사용되는 2개의 2차 피드백 채널은 지정된 피드백 1과 피드백 2입니다. 따라서 일반적으로 피드백 1 채널에 연결되는 모터 기반 피드백 장치 또는 피드백 2 채널에 연결되는 부하 측 피드백 장치에서 제어 루프를 작동할 수 있습니다. 루프에 사용되는 피드백 소스는 피드백 모드 속성에 의해 제어됩니다.

각 피드백 인터페이스는 피드백 유형 속성에 열거된 대로 여러 가지 다양한 피드백 장치 유형을 지원할 수 있습니다. 피드백 인터페이스 출력은 마지막으로 장치가 샘플링된 이후에 피드백 장치가 이동한 피드백 카운트 수를 나타냅니다. 피드백 장치가 절대 장치인 경우 전원을 켤 때 피드백 인터페이스는 또한 피드백 장치의 절대 위치를 결정하고 이 값을 피드백 누적기에 전달하여 누적기를 미리 설정합니다.

피드백 채널 1, 2

중복 피드백 선택

스케일링된 누적기 출력과 스케일링된 속도 피드백 및 가속도 피드백 신호를 사용하여 장치 작동 중에 폐쇄 루프 제어를 방해하지 않고도 피드백 신호를 교환할 수 있습니다. 이 기능을 통해 2차 피드백 채널을 제어에 사용되는 2개의 기본 피드백 채널 모두에 대한 중복 피드백 채널로 사용할 수 있습니다. 피드백 3은 피드백 1에 대해 지정된 중복 피드백 채널이고, 피드백 4는 피드백 2에 대한 중복 피드백 채널입니다. 다음에 따라 장치를 자동으로 중복 피드백 채널로 전환할 수 있습니다. 1) 피드백 n 손실 동작이 중복 피드백으로 전환으로 설정된 경우 기본 피드백 채널의 손실을 기준으로, 또는 2) 주기적 피드백 모드 데이터 요소의 중복 피드백 n 활성화 비트 비트를 설정하여 명시적으로 중복 채널로 전환하는 컨트롤러를 기준으로 장치를 자동으로 중복 피드백 채널로 전환할 수 있습니다.

기본 피드백 채널과 중복 피드백 소스 사이의 전환은 다음 다이어그램에 표시된 피드백 셀렉터 블록에 의해 관리됩니다.

이벤트 캡처 기능

이벤트 입력 소스

모션 장치 축 객체는 선택한 이벤트 입력 소스의 특정 상태 전환과 연결된 피드백 위치 및 타임 스탬프를 캡처하는 메커니즘을 정의합니다. 현재 객체에서 지원하는 이벤트 입력 소스는 등록 1, 등록 2, 마커 및 홈 스위치입니다. 이러한 4개의 이벤트 입력 소스는 지원되는 각 피드백 채널에 적용됩니다.

이벤트 래치

피드백 위치와 시간을 더 정확하게 캡처하기 위해 다음 블록 다이어그램에 표시된 것처럼 하드웨어 이벤트 래치가 일반적으로 구현됩니다. 각 등록 입력에 대해 2개의 독립 래치, 즉 양의 에지 전환 이벤트를 캡처하는 래치 하나와 음의 에지 전환 이벤트를 캡처하는 래치 하나가 정의됩니다. 이 디자인을 통해 상승 에지와 하강 에지가 거의 동시에 발생하는 좁은 등록 펄스를 사용하는 응용 프로그램에서 두 등록 이벤트를 모두 캡처할 수 있습니다. 또한 등록 래치 이외에 별도의 래치가 홈 이벤트 캡처에 대해 정의됩니다. 홈 이벤트 래치를 트리거하는 홈 입력 이벤트는 마커 전환, 스위치 전환 또는 스위치 전환 후 마커 전환 등 홈 스위치와 마커 입력 이벤트의 여러 가지 다양한 조합일 수 있습니다.

하드웨어 기반 이벤트 래치에서는 일반적으로 이벤트 캡처 정확도가 연관된 이벤트 입력의 지연에 의해서만 제한됩니다. 등록 및 마커 이벤트 입력은 가볍게 필터링되므로 이벤트 캡처 정확도가 거의 1 µs입니다. 위치 캡처 정확도는 이벤트 캡처 정확도와 축 속도를 곱한 값으로 계산됩니다. 홈 스위치 입력은 일반적으로 심하게 필터링되므로 이벤트 캡처 정확도가 1 ~ 10 ms로 제한됩니다. 따라서 홈 스위치 입력 전환을 기준으로 정확한 위치 캡처 값을 얻으려면 호밍 속도가 느린 호밍 시퀀스가 필요합니다.

제어 모드

모션 장치 축 객체에 정의된 인스턴스 속성은 제어 모드, 제어 방법 및 피드백 모드와 관련하여 장치 동작에 영향을 줍니다. 장치에는 기본적으로 위치 제어 속도 제어 토크 제어 및 제어없음 등 네 가지 공통 제어 모드가 있습니다. 속도 제어에서 토크 제어까지의 진행 과정을 완료할 수 있도록 이 목록에 새 제어 모드인 가속도 제어를 추가했습니다. 다양한 모션 장치 축 객체 속성의 집합적 동작을 자세히 정의하기 위해 이 섹션에서는 각 제어 모드의 블록 다이어그램을 제공합니다.

제어 없음(피드백만)

컨트롤러가 장치-컨트롤러 연결을 통해 4개의 가능한 피드백 채널 중 하나의 위치, 속도 및 가속도에 액세스할 수 있도록 제어 없음 모드로 모션 장치 축 객체 인스턴스를 구성할 수 있습니다. 그런 다음 이러한 신호를 기어링 및 캠 작업을 위한 마스터 축으로 모션 제어 시스템 전체에 배포할 수 있습니다. 이 모드에서는 피드백 모드 속성이 위치, 속도 및 가속도 피드백 신호를 생성할 피드백 채널을 결정합니다.

위치 제어

위치 제어 모드에서 현재 객체가 지원할 수 있는 제어 방법은 폐쇄 루프 서보 제어뿐입니다.

폐쇄 루프 위치 제어

폐쇄 루프 위치 제어를 수행할 때 장치가 명령 생성기의 명령 위치 신호 출력을 위치 루프 합산점에 적용합니다. 명령 위치 이외에 위치 루프에 오프셋을 입력하는 데 사용할 수 있는 위치 잘림 입력이 제공됩니다. 클래식 PI 제어 루프는 내부 속도 루프에 위치 루프 출력 신호를 생성합니다.

위치 피드백 선택

2개의 서로 다른 피드백 채널에서 PI 조절기에 대한 피드백을 가져올 수 있습니다. 이러한 유연성 덕분에 일반적으로 피드백 1 채널에 연결되는 모터 기반 피드백 장치 또는 피드백 2 채널에 연결되는 부하 측 피드백 장치에서 위치 루프를 작동할 수 있습니다. 루프에 사용되는 피드백 소스는 피드백 모드 속성에 의해 제어됩니다.

피드백 모드가 이중 피드백 작업을 필요로 하면 위치 루프는 피드백 2 채널을 사용하고 속도 루프는 피드백 1 채널을 사용합니다. 두 피드백 채널의 피드백 분해능이 동일하지 않을 수 있으므로 속도 루프 합산점에 출력을 적용하기 전에 위치 루프 출력을 피드백 1 단위에서 피드백 2 단위로 변환해야 합니다. 이 작업은 피드백 단위 비율을 사용하여 위치 루프 출력에 단위 스케일링 블록으로 스케일링하는 방식으로 수행됩니다.

위치 PI 게인

클래식 PI 컨트롤러의 비례 게인은 위치 루프의 단위 게인 대역폭을 라디안/초 단위로 설정하고, 적분 게인은 위치 에러 신호를 0으로 만들어 정적 및 준정적 토크의 효과나 부하에 적용된 힘을 보정합니다.

속도 피드포워드

내부 속도 루프는 안정적인 상태의 축 모터 속도를 생성하기 위해 0이 아닌 명령 입력이 필요합니다. 장치에서 모터로 0이 아닌 출력을 제공하기 위해서는 0이 아닌 위치 루프 출력이 필요합니다. 이는 0이 아닌 위치 에러로 변환됩니다. 이동 중 명령 위치와 실제 위치 사이의 이 동적 에러를 대개 추종 에러라고 부릅니다. 대부분의 폐쇄 루프 모션 제어 응용 프로그램은 항상 제로 추종 에러를 요구합니다. 이러한 요구 사항은 위에서 설명한 대로 위치 적분 게인 제어어를 사용하여 어느 정도 충족할 수 있지만 일반적으로 적분기 동작의 응답 시간이 너무 느리기 때문에 고성능 모션 제어 응용 프로그램에는 효과적이지 않습니다. 동적 응답을 높이는 다른 방법은 속도 피드포워드를 사용하는 것입니다.

속도 피드포워드 기능은 위치 제어 모드에서 원하는 모터 속도를 생성하기 위해 필요한 여러 속도 참조 입력을 제공하는 데 사용됩니다. 속도 참조 신호를 형성하기 위해 이 작업은 명령 생성기의 속도 피드포워드 명령 신호 출력을 속도 피드포워드 게인으로 스케일링한 다음 이를 위치 루프에서 생성한 위치 루프 출력에 추가해 수행됩니다. 이 기능을 사용하면 위치 루프가 필요한 속도 명령 레벨을 손쉽게 생성할 수 있으므로 위치 에러 값이 크게 감소합니다. 속도 피드포워드 게인을 사용하면 일정 속도로 실행 시 위치 제어 루프의 추종 에러를 최소화할 수 있습니다. 이는 실제 축의 위치가 항상 명령 처리 위치보다 크게 뒤떨어지지 않아야 하는 전자적 연동, 동기화 응용 프로그램과 같은 응용 프로그램에서 중요합니다.

이론상 속도 피드포워드 게인의 최적 값은 100%입니다. 하지만 실제로 이 값은 유한 루프 게인을 고려하여 속도 루프에 맞게 조정해야 할 수도 있습니다. 피드포워드 크기가 증가함에 따라 축 오버슈트가 악화될 경우에는 더 작은 속도 피드포워드 값을 강제로 적용할 수 있습니다. 따라서 점대점 위치 응용 프로그램에서는 피드포워드를 사용하지 않는 것이 좋습니다.

속도 제어

속도 제어 모드에서는 객체가 폐쇄 루프 속도 제어 개방 루프 주파수 제어의 두 가지 제어 방법을 지원합니다.

폐쇄 루프 속도 제어

폐쇄 루프 속도 제어방법은 세밀한 속도 조절이 필요한 응용 프로그램에 사용됩니다. 이전 섹션에 설명된 대로 속도 루프에 대한 명령 입력은 속도 제어 모드에 대해 구성된 경우 명령 생성기의 명령 속도에서, 위치 제어 모드에 대해 구성된 경우 위치 루프 출력에서 직접 가져올 수 있습니다.

속도 제어 모드에서 외부 속도 루프로 사용될 경우 장치가 속도 명령 입력을 속도 명령 합산점에 적용하여 클래식 PI 조절기에 속도 참조 신호를 발생시킵니다. 또한 속도 입력 잘림을 속도 명령 합산점에 적용해 외부 제어 루프와 함께 사용하여 모터 속도를 소폭으로 조정할 수 있습니다.

위치 제어 모드에서 내부 속도 루프로 사용될 경우 장치가 위치 루프 출력 신호를 속도 명령 합산점의 입력에 적용합니다. 구성된 제어 모드에 적용할 수 없는 입력 신호는 일반적으로 0으로 설정됩니다.

속도 제한기

명령 속도 합산점 신호의 출력이 클래식 제한기 블록을 통해 전달되어 속도 루프에 속도 참조 신호를 발생시킵니다. 속도 제한기 블록은 기호에 따라 속도 명령 신호 입력에 방향 속도 제한(양수 속도 제한 또는 음수 속도 제한)을 적용합니다.

속도 피드백 선택

PI 조절기에 대한 피드백은 사용 가능한 두 피드백 트랜듀서(피드백 1 또는 피드백 2)에서 가져올 수 있습니다. 루프에 사용되는 피드백 소스는 피드백 모드 열거형에 의해 결정됩니다.

속도 에러 필터

저역 통과 필터를 속도 루프 합산점에 의해 생성된 속도 에러 신호에 선택적으로 적용할 수 있습니다. 이 필터의 출력은 속도 루프 PI 제어 알고리즘에 의해 작동되는 속도 에러 신호가 됩니다. 사용 시 필터가 속도 루프 대역폭의 5 ~ 10배 사이에서 설정됩니다. 양자화 노이즈 필터링 시 효과를 극대화하기 위해서는 양극 IIR 필터를 속도 에러 필터로 사용하는 것이 좋습니다.

속도 PI 게인

속도 루프는 클래식 PI 제어 루프 구조를 통해 다음 내부 루프에 속도 루프 출력 신호를 발생시킵니다. 컨트롤러의 비례 게인은 속도 루프의 단위 게인 대역폭을 라디안/초 단위로 설정하고, 적분 게인은 속도 에러 신호를 0으로 만들어 부재에 적용된 정적 및 준정적 토크나 힘을 보정합니다. 적분기 경로에는 비례 게인이 포함되므로 적분 게인 단위는 적분기의 대역폭을 라디안/초 단위로 나타냅니다.

속도 조절기의 적분 구역에는 과적분 방지 기능이 포함되어 있습니다. 과적분 방지 기능은 정방향 경로 제한 조건에 도달한 경우 조절기의 적분항을 자동으로 보류합니다. 과적분 방지 기능은 적분기 입력의 산술 기호에 따라 달라집니다. 적분기 출력이 활성 제한으로 이동하는 입력 기호의 경우 적분기가 보류됩니다. 즉, 적분기 출력 값이 활성 제한 값에서 멀어지는 입력 기호의 경우 적분기를 사용할 수 있습니다(보류되지 않음).

적분기를 적분기 보류 작업에 대해서도 구성할 수도 있습니다. 적분기 보류 속성이 참으로 설정된 경우 축이 이동 명령을 받는 동안 조절기가 적분기를 누적하지 않게 합니다. 이 동작은 점대점 위치 결정 응용 프로그램에서 유용합니다.

제어 모드 선택 파라미터를 사용하여 토크 제어 모드에서 속도 제어로 전환할 때 속도 조절기 적분항의 자동 미리 설정 기능이 실행됩니다. 속도 모드로 전환하면 속도 조절기의 적분항이 모터 토크 참조 파라미터로 미리 설정됩니다. 속도 에러가 작을 경우 속도 모드로 들어가기 전에 마지막 토크 참조 값에서 현재 토크 참조 값으로 원활하게 전환할 수 있습니다.

음수 피드포워드

일반 PI 제어 요소와는 별도로 속도 조절기의 시간 응답을 조정할 수 있도록 음수 피드포워드 게인(Knff)이 제공됩니다. Knff의 범위는 0 ~ 100%입니다. 0으로 설정하면 기능을 비활성화합니다. 값을 30%로 설정하면 단계 입력에 대한 속도 응답에서 매우 미세한 오버슈트가 발생합니다. 모터 속도를 0으로 램핑하면 이를 쉽게 관찰할 수 있습니다. 음의 피드포워드는 모터 샤프트의 백업을 제거합니다. Knff 게인 설정은 속도 조절기의 안정성에 영향을 미치지 않습니다. 음수 피드포워드를 사용할 경우 참조 램프 입력에 대한 피드백 응답 시간이 지연된다는 단점이 있습니다.

속도 드룹

속도 조절기의 또 다른 기능으로 속도 드룹이 있습니다. 드룹 게인 설정(Kdr)으로 제어되는 속도 드룹 기능을 사용하면 적분항에 대한 속도 에러 입력이 속도 조절기 출력만큼 감소됩니다. 모터의 토크 로딩이 증가함에 따라 실제 모터 속도가 드 룹 게인에 비례하여 감소합니다. 이 기능은 두 모터 사이의 강성 기계적 커플링으로 인해 어느 정도의 숭응성이 필요한 경우에 유용합니다.

가속도 피드포워드

속도 루프는 안정적인 상태의 축 모터 가속도를 생성하기 위해 0이 아닌 속도 루프 출력이 필요합니다. 드라이브에서 모터로 0이 아닌 출력을 제공하기 위해서는 일반적으로 0이 아닌 속도 에러가 필요합니다. 위치 제어 응용 프로그램에서는 0이 아닌 이 속도 에러가 0이 아닌 위치 루프 에러로 변환됩니다. 상당수의 폐쇄 루프 모션 제어 응용 프로그램이 0에 가까운 제어 루프 에러를 요구하기 때문에 이 동작은 바람직하지 않습니다. 다시 말해서 위에 설명된 대로 속도 적분 게인 제어를 적용하여 위치 및 속도 루프 에러를 줄일 수는 있지만 적분기 동작이 너무 느리므로 별다른 효과가 없습니다. 뛰어난 동적 응답을 얻을 수 있는 선호 방법은 가속도 피드포워드를 사용하는 것입니다.

가속도 피드포워드 게인 속성은 명령 가속도 생성에 필요한 출력을 생성하는 데 사용됩니다. 이 작업은 명령 생성기에 의해 생성된 명령 가속도 피드포워드에 가속도 피드포워드 게인을 스케일링한 다음 이를 오프셋으로 속도 루프 출력에 추가하는 방법으로 수행됩니다. 이 기능을 사용하면 속도 루프의 제어 노력이 줄어들어 제어 루프 에러가 감소합니다.

이론상 가속도 피드포워드 게인의 최적 값은 100%입니다. 하지만 실제로 이 값은 모터의 로드 관성과 토크 상수의 변형에 따라 조정할 수도 있습니다. 속도 피드포워드와 마찬가지로 가속도 피드포워드도 오버슈트 동작이 발생할 수 있으므로 점대점 위치 응용 프로그램에 사용해서는 안 됩니다.

가속도 피드포워드는 속도 피드포워드와 함께 사용할 경우 모션의 가속도 및 감속도 단계 중 위치 또는 속도 제어 루프의 추종 에러를 최소화할 수 있습니다. 이는 전자적 연동 및 캠 작업을 사용하여 슬레이브 축을 마스터 축의 이동에 정확하게 동기화하는 추적 응용 프로그램에서 중요합니다.

개방 루프 주파수 제어

또 다른 속도 제어 방법으로는 전류 제어 루프가 없고 일반적으로 유도 모터를 구동하는 이른바 V/Hz(볼트/헤르츠) 또는 가변 주파수 드라이브(VFD)와 연관된 개방 루프 주파수 제어 방법이 있습니다. 이 방법을 이용한 속도 제어는 드라이브 장치의 전압 및 주파수 출력을 어느 정도 제어함으로써 수행할 수 있습니다. 여기에서 전압은 일반적으로 주파수에 비례합니다. 유도 모터의 경우 모터의 속도가 드라이브 장치의 출력 주파수를 모터 극 카운트로 나눈 값에 의해 결정됩니다. 이 제어 방법은 속도를 미세하게 조절할 필요가 없으므로 피드백 장치가 필요하지 않은 속도 제어 응용 프로그램에 적용할 수 있습니다. 다음 블록 다이어그램에 이 개방 루프 속도 제어 방법이 자세하게 설명되어 있습니다.

기본 V/Hz(볼트/헤르츠) 작업

모션 장치 축 객체는 드라이브 장치에서 사용하는 해당(유도성) 모터의 출력 주파수(속도)와 출력 전압 사이의 관계를 지정할 수 있는 다양한 속성을 제공합니다. 절점 주파수 및 절점 전압 속성은 V/Hz(볼트/헤르츠) 곡선에서 시작 부스트 기능이 적용되는 지점을 정의합니다. 이름에서 알 수 있듯이 시작 부스트는 정지된 모터를 작동할 수 있도록 0이 아닌 출력 전압을 제공하는 데 사용됩니다. 모터가 절점 주파수에 도달하면 시작 부스트가 드라이브 장치의 출력 전압에 주는 영향이 점차 0으로 줄어듭니다. 중단점을 초과하면 출력 전압과 출력 주파수가 선형 기울기를 따라 모터 정격 주파수 및 모터 정격 전압에 의해 정의된 지점에 도달합니다. 이 지점에서 V/Hz(볼트/헤르츠) 곡선이 또 다른 선형 기울기를 따라 최대 주파수 및 최대 전압 속성에 의해 정의된 지점으로 이동합니다. 이 V/Hz(볼트/헤르츠) 곡선 세그먼트를 사용하면 필요한 경우 정격 주파수 및 전압을 초과하여 모터를 작동할 수 있습니다.

센서리스 벡터 작업

센서리스 벡터는 속도 제어 중 또 다른 방법으로 V/Hz(볼트/헤르츠) 곡선을 구성할 필요가 없습니다. 대신 드라이브 장치가 모터의 고정자 저항과 누설 인덕턴스를 참조하여 해당 출력 주파수에 필요한 출력 전압을 계산할 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 기본 V/Hz 방법보다 향상된 저속 속도 제어 동작이 가능합니다.

슬립 보상

특정 주파수에서 유도 모터를 구동할 경우 실제 모터 속도는 일반적으로 출력 주파수를 모터 극 카운트로 나눈 값인 명령 속도보다 모터에 적용된 부하 토크에 비례할 만큼 낮습니다. 이러한 속도 차를 슬립이라고 하며 모터와 연관된 구성 속성입니다. 모션 장치 축 객체는 가변 주파수 드라이브에 공통 기능인 슬립 보상을 지원합니다. 속도 참조에 적용되는 슬립 보상의 크기는 측정된 토크 생성 전류(Iq)와 구성된 유도 모터 정격 슬립 속도를 곱한 값입니다.

속도 드룹

드룹은 주파수 제어 방법으로 정의된 또 다른 기능입니다. 드룹 게인 설정(Kdr)에 의해 제어되는 드룹 기능은 속도 참조를 토크 생성 전류(Iq)의 일정한 비율로 줄입니다. 모터의 토크 로딩이 증가함에 따라 실제 모터 속도가 드룹 게인에 비례하여 감소합니다. 이 기능은 공통 부하의 두 모터 사이에서 토크 공유를 수행할 때 어느 정도의 순응성이 필요한 경우에 유용합니다.

가속률 제어

(ODVA/IEC 버전)명령 가속도를 통한 동적 모터 제어는 업계에서 일반적으로 사용되지 않지만 속도 제어에서 토크 제어까지의 진행 과정을 완료할 수 있도록 모션 장치 축 객체에 가속도 제어를 추가했습니다. 속도 루프의 출력인 속도 루프 출력에도 가속도 단위가 있습니다. 따라서 다른 제어 모드와 마찬가지로 명령 가속도, 가속도 잘림 및 속도 루프 출력의 영향을 합해 토크 제어 구역에 대한 1차 입력 중 하나로 사용되는 가속도 참조 신호를 생성했습니다.

가속도 제한기

명령 가속도 합산점 신호의 출력이 클래식 제한기 블록을 통해 전달되어 가속도 참조 신호를 생성합니다. 가속도 제한기 블록이 신호의 기호에 따라 명령 입력 신호에 방향 가속도 제한(가속도 제한 및 감속도 제한)을 적용합니다.

토크 제어

토크는 일반적으로 가속도와 토크 생성 모터 전류(Iq)에 비례합니다. 토크 제어 구조는 제어 모드를 기준으로 입력 신호를 조합하여 여러 가지 다양한 소스에서 토크 참조를 생성하고 토크 참조에 다양한 필터와 보상 알고리즘을 적용해 필터링된 토크 참조를 생성하는 데 사용됩니다. 필터링된 토크 참조 신호에 모터의 토크 상수(Kt)의 역수로 스케일링되어 전류 루프에 대한 명령 Iq 전류 입력을 계산합니다. 또한 모터 전류가 모터의 % 정격 전류로 단위화되므로 토크 상수(Kt)는 일반적으로 1입니다. 즉, 일반적으로 100% 정격 전류가 100% 정격 토크를 생성한다고 가정합니다.

토크 입력 소스

토크 제어 구역은 제어 모드에 따라 다양한 소스에서 입력을 가져올 수 있습니다. 토크 참조 경로에 대한 입력은 토크 제어 모드에서 주기적 명령 토크 또는 토크 잘림 신호를 통해 가져올 수 있습니다. 위치 또는 속도 제어 모드에서는 결과 가속도 신호를 등가 토크로 스케일링함으로써 외부 속도 루프 또는 가속도 루프에서 가속도 신호를 가져옵니다.

가속도에서 토크로 스케일링

토크 제어 구역에 대한 가속도 입력 신호는 가속도 단위로 표시되므로 가속도 단위를 토크 비율(%) 정격 토크 단위로 변환하려면 스케일링 계수(Kj)가 필요합니다. 이 스케일링 계수는 올바르게 구성할 경우 모터와 로드를 포함하는 전체 시스템 관성 또는 시스템 질량을 나타내며 시스템 관성/질량이 제어 루프 응답 및 루프 게인 설정에 주는 영향을 취소할 수 있습니다. 토크 단위가 모터의 정격 토크 비율(%)로 표시되므로 시스템 관성 속성의 단위는 모터 단위/초2당 정격 비율(%)입니다. 그러나 가속도 단위는 피드백 모드 설정에 따라 피드백 1 또는 피드백 2 단위로 표시됩니다. 따라서 피드백 2가 적용되는 경우 아래 다이어그램의 단위 비율 블록에 표시된 대로 가속도 신호에 피드백 단위 비율로 스케일링해야 합니다.

백래쉬 보상

토크 제어 다이어그램에 여러 가지 중요한 보상 기능이 표시되어 있습니다. 백래쉬 보상은 로드 관성 비율이 높고 기계적 백래쉬가 자주 발생할 경우 장치 제어 루프 동작을 안정화하는 데 사용됩니다.

백래쉬 보상 창 속성은 백래쉬 보상 기능을 제어하는 데 사용됩니다. 기계적 기어박스를 사용하는 응용 프로그램에서는 기계의 백래쉬가 공통된 문제점입니다. 이 문제는 입력 기어의 인접 톱니가 출력 기어의 인접 톱니와 맞닿는 지점까지 입력 기어를 돌리지 않으면 적용된 출력 관성이 모터에 전달되지 않으므로 발생합니다. 즉 기어의 톱니가 맞물리지 않으면 시스템 관성이 모터의 관성으로 감소됩니다.

속도 제어 루프를 피크값으로 조정하면 최악의 경우 모터 축과 입력 기어가 출력 기어의 톱니로 인한 제한 사이에서 급격하게 진동합니다. 축이 휴지 중일 때에는 윙윙 소리만 크게 납니다. 이러한 현상을 일반적으로 기어박스 채터라고 합니다. 이 상황이 지속되면 기어박스가 일찍 마모됩니다. 이러한 현상을 피하려면 축이 기어박스 부하를 적용하지 않은 상태에서 안정적으로 유지될 수 있도록 속도 루프를 디튜닝하는 것이 일반적인 방법입니다. 하지만 이 방법을 사용하면 시스템의 성능이 저하됩니다.

백래쉬 안정화 창 값을 시스템에서의 백래쉬 양과 동일하게 설정하면 전체 시스템 대역폭을 유지한 상태에서 백래쉬에 의한 불안정 현상을 제거하는는 데 백래쉬 안정화 알고리즘이 매우 효과적으로 이용됩니다. 이 알고리즘의 핵심은 위치 루프의 위치 에러로 인한 감소형 Kj 프로파일입니다(아래 표시). 단계형 프로파일과 반대인 감소형 프로파일을 사용하는 이유는 위치 에러가 백래쉬 거리를 초과할 경우 단계형 프로파일은 토크 출력에서 매우 큰 비연속 구간을 만들기 때문입니다. 이러한 토크는 축을 반대쪽 기어 톱니 쪽으로 밀어붙여 계속해서 윙윙 소리가 나게 만듭니다. 이 감소형 프로파일은 제어 루프 구조에 대한 명령 가속도 또는 명령 속도가 0인 경우, 즉 기어박스의 톱니가 맞물리는 모션 명령이 전달되지 않은 경우에만 적용할 수 있습니다.

백래쉬 보상 창을 적합한 값으로 구성할 경우 이 알고리즘은 서보 성능의 저하 없이 기어박스의 소음을 완전히 제거합니다. 백래쉬 보상 창 파라미터는 백래쉬 안정화가 적용되는 창의 너비를 결정합니다. 일반적으로 이 값은 측정된 백래쉬 거리와 같거나 그보다 큰 값으로 설정됩니다. 백래쉬 안정화 창의 값을 0으로 설정하면 이 기능은 효과적으로 비활성화합니다.