서보 드라이브 최적화를 위한 이득 스케줄링
게인 스케줄링이란 무엇인가요?
이득 스케줄링은 PID 제어기 매개변수를 현재 작동 상황에 동적으로 조정하는 제어 기술입니다. 일반적으로 모터 속도에 따라 조정됩니다. 단일 고정 매개변수 세트 대신, 제어기는 축이 느리게 움직이는지 빠르게 움직이는지에 따라 다양한 이득 세트 사이를 전환합니다.
왜 이것이 중요한가요?
실제 기계 시스템은 비선형적입니다. 로봇 관절은 저속(정적 마찰이 우세한 영역)에서 고속(관성 및 점성 마찰이 우세한 영역)과 다르게 동작합니다. 특정 속도 범위에 최적화된 단일 PID 매개변수 세트는 다른 영역에서는 종종 제대로 작동하지 않습니다:
- 고회전 수에 최적화된 이득은 저회전 수에서 반응이 느려져 추종 성능이 저하될 수 있습니다.
- 저속 회전 수에 최적화된 이득은 고속 회전 시 과도하게 공격적일 수 있으며, 진동이나 불안정성을 유발할 수 있습니다.
게인 스케줄링은 각 작동 영역에서 조절기에 적합한 매개변수를 부여함으로써 이 문제를 해결합니다.
어떻게 작동하나요?
SOMANET 구현은 두 세트의 제어기 매개변수를 사용합니다:
- 저속 이득 — 정지 상태 근처의 동작(정적 마찰, 마찰 효과)에 최적화됨. 일반적으로 더 빠른 반응을 위해 더 높은 이득을 사용합니다.
- 고속 이득 — 동적 움직임에 최적화됨. 일반적으로 시스템 안정성을 위해 낮은 이득을 사용합니다.
두 개의 회전 속도 임계값이 전환을 정의합니다:
- 저속도 한계 미만: 저속도 이득 활성화
- 고속 한계 초과: 고속 이득 활성화
- 한계 사이: 두 매개변수 집합 간의 선형 보간
이는 제어 동작에 단절 없이 부드러운 전환을 보장합니다.
튜닝 순서:
- 먼저 고속 이득을 조정합니다(표준 자동 조정 또는 수동).
- 그런 다음 저속 이득을 별도로 조정하십시오
- 회전 속도 임계값 설정으로 과도 영역 정의
매개변수는 객체 사전(Object Dictionary)의 0x2013에 18개의 하위 인덱스와 함께 저장되어 있습니다.
SOMANET은 이를 어떻게 구현합니까?
게인 스케줄링은 모든 SOMANET 드라이브의 캐스케이드 위치 제어기 내에서 사용할 수 있습니다. 이 기능은 현재 실험적 기능으로 직접 EtherCAT 파라미터 액세스를 통해 구성할 수 있습니다. 위치 제어기는 캐스케이드 PID 모드(0x2002)로 설정되어야 합니다.
특히 다음에 유용한 기능입니다:
- 고전달비 로봇 관절(회전수에 따른 강한 마찰 변동)
- 가변 하중 조건을 갖는 선형 축
- 정밀한 저속 위치 결정과 빠른 이동 동작이 모두 필요한 응용 분야
추가 링크:
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