控制兩個或多個氣缸執(zhí)行器的控制方法
一些液壓應(yīng)用需要協(xié)調(diào)兩個或多個致動器的運動。一個常見的例子是以相同的速度和相同的位置同時移動兩個或多個致動器。有幾種方法可以解決這個問題。過去，通常將一個致動器連接到另一個致動器，其中一個是主致動器。其他執(zhí)行器將嘗試跟隨主機(jī)的實際位置。
有幾個問題。由于噪聲和反饋分辨率的原因，很難計算主機(jī)的速度。另外，如果奴隸跟不上，肯定有辦法拖住主人。最后，從動執(zhí)行器總是落后于主執(zhí)行器。更好的方法是為每個軸生成相同的虛擬主機(jī)。如果存在以下錯誤，所有執(zhí)行器的錯誤應(yīng)該相同。然后，您可以減慢所有從屬虛擬主機(jī)的速度。
如今，現(xiàn)代運動控制器為其控制的每個執(zhí)行器生成目標(biāo)運動曲線。目標(biāo)運動曲線包括目標(biāo)位置、速度和加速度。有時，計算目標(biāo)加速度或加速度的導(dǎo)數(shù)。
跟隨目標(biāo)或虛擬主機(jī)的優(yōu)點是虛擬主機(jī)無噪音，因此可以為所有從機(jī)生成相同的目標(biāo)速度和加速度。然后，從機(jī)可以使用該信息生成速度和加速度前饋。這大大減少了以下錯誤。
前饋估計或預(yù)測致動器以任何目標(biāo)速度和加速度移動所需的控制輸出。如果估計值在實際值的5%以內(nèi)，PID只需要修正5%的誤差，而不是全部。
為所有從站生成目標(biāo)位置、速度和加速度，操作員可以為所有執(zhí)行器生成不同的運動曲線，并根據(jù)時間執(zhí)行。有時，致動器必須移動到不同的位置，同時移動不同的距離和速度，但仍然同時到達(dá)。這可以通過將需要移動最遠(yuǎn)的致動器設(shè)置為主致動器來輕松實現(xiàn)。
接下來，對于每個從動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，求出從動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的距離與主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的距離之比，然后將主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度、加速度和減速度乘以該比，得到從動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度、加速度和減速度。因此，如果從機(jī)需要移動主機(jī)一半的距離，從機(jī)的目標(biāo)速度、加減速將是主機(jī)的一半。
這方面的一個例子是鋸木廠鉆機(jī)應(yīng)用。原木不是完美的圓柱體；它們稍微呈圓錐形或圓錐形。為了從原木中獲得最有用的木材，鉆機(jī)的膝蓋需要移動不同的距離，以使原木進(jìn)入最佳切割位置。但重要的是，所有膝蓋要同步同時移動到最終位置，這樣就不會彎曲圓木。
在一些應(yīng)用中，致動器使用獨立的功能作為時間的函數(shù)來移動。x和y致動器可以從一塊材料上切割圖案。因此，每個執(zhí)行器都需要根據(jù)時間執(zhí)行其運動曲線。如果X和Y致動器想要執(zhí)行相同的功能，它們只會在一條直線上來回移動。沒用；x和y運動曲線必須不同。
一種方法是使用凸輪表或三次樣條。凸輪允許操作者根據(jù)一組時間指示一組位置。每個致動器可以有自己的一組位置，但是它們應(yīng)該共享相同的一組時間。這確保了X和Y致動器可以在指定的時間處于指定的X和Y坐標(biāo)。如果有必要，這項技術(shù)可以擴(kuò)展到兩個以上的執(zhí)行器。
最復(fù)雜的版本出現(xiàn)在多個執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用凸輪表/三次樣條作為外部主機(jī)或編碼器的功能時。鋸木廠行業(yè)的一個例子是讓原木通過鋸的切割頭和進(jìn)料鏈。在這種情況下，連接到進(jìn)給鏈的編碼器計算鏈條的速度。
當(dāng)原木損壞光滑的眼睛時，編碼器重置為0。編碼器計數(shù)或位置用于將每個致動器的凸輪表/立方脊轉(zhuǎn)到其位置。這樣做的好處是，如果鏈條改變速度，所有齒輪傳動都會相應(yīng)地改變速度。這需要一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，但它是在運動控制器內(nèi)部完成的。
這種方法的難點在于致動器現(xiàn)在與進(jìn)給鏈編碼器相匹配。很容易讀取計數(shù)并將其縮放到該位置。然而，當(dāng)進(jìn)給鏈的編碼器有很大的抖動時，很難計算出準(zhǔn)確的速度，因為鏈條中的每個環(huán)節(jié)都穿過鏈輪。這使得很難計算進(jìn)給鏈的速度和加速度，但有必要使用前饋增益。
進(jìn)給鏈應(yīng)該以恒定的速度運行，因此加速度計算可能并不重要。但是鏈條的速度很重要，因為它用于計算從動執(zhí)行器的目標(biāo)速度。如果可以從致動器計算出精確的目標(biāo)速度和加速度，它們可以用于計算前饋和改善跟蹤。濾波可以減少鏈輪引起的編碼器噪聲，提高速度估計。
一般來說，工程師不應(yīng)該適應(yīng)不受運動控制器控制的執(zhí)行器的反饋。如果運動控制器控制致動器，應(yīng)使用目標(biāo)位置、速度和加速度，而不是反饋或?qū)嶋H位置、速度和加速度。始終嘗試跟隨計算機(jī)生成的目標(biāo)位置、速度和加速度，因為這些通常是高精度浮點值，而不是噪聲和量化的位置。
