Autotuning-Verfahren
Um die Inbetriebnahme zu vereinfachen, bietet die ‚Epos-Studio‘-Software von Maxon einen integrierten ‚Autotuning‘ Wizard, mit dem die Parameter der Dual-Loop-Regelung ermittelt und überprüft werden können. Das Autotuning-Verfahren besteht aus zwei vollautomatisch ausgeführten ‚Experimenten‘.
- ‚Experiment 1‘ versetzt die Motorwelle in Schwingungen, welche zur Bestimmung des Trägheitsmoments und der Drehmomentkonstante sowie der Reibung im Motor verwendet werden. Basierend auf den identifizierten Daten werden die Parameter für den Hilfsregelkreis und den Beobachter berechnet.
- ‚Experiment 2‘ wird zur Berechnung der Parameter für den Hauptregelkreis einschliesslich des Kerbfilters eingesetzt. Hierfür wird ein PRBS-Signal (Pseudo-Random Binary Sequence) zur Anregung der Regelstrecke verwendet. Basierend auf den sich ergebenden Eingangs-/Ausgangsdaten wird die Übertragungsfunktion identifiziert und als Bode-Diagramm dargestellt (siehe Abbildung 3).
Das Bode-Diagramm kann exportiert werden und hilft Regelungstechnikern bei der Systemanalyse zur Optimierung des mechanischen Designs oder manuellen Abstimmung der Regelung auf spezifische Anwendungsfälle.
Abbildung 2: Detaillierte Darstellung aller Komponenten des Dual-Loop-Steuerungssystems. – Bild: maxon motor gmbh 
Abbildung 3: Beispiel einer durch Epos4 identifizierten Übertragungsfunktion mit Resonanzstelle. – Bild: maxon motor gmbh 
Abbildung 1: Die Dual-Loop-Architektur besteht aus drei integrierten Rückführkreisen. – Bild: Maxon
Single-Loop- und Dual- Loop-Regelung im Vergleich
Die nebenstehenden Diagramme zeigen die Unterschiede des Führungsverhaltens und Schleppfehlers bei einem System mit Getriebespiel (Abbildung 4) und einem System mit elastischer Kupplung (Abbildung 5) im Falle einer Single-Loop-Regelung mit lastseitigem Encoder und einer automatisch getunten Dual-Loop-Regelung mit je einem Encoder auf der Motorwelle und der Last.
Die Dual-Loop-Regelung ist eine Möglichkeit, um Antriebssysteme präziser und effizienter zu machen. Maxon bietet dafür nicht nur alle Komponenten, sondern viel Erfahrung in der Beratung – von der Idee über das Konzept bis in die Serie.
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