속도 선제 제어 기능으로 더 빠른 반응
속도 선제 제어란 무엇인가요?
속도 선제 제어(Velocity Feedforward)는 계단식 위치 제어에 추가되는 기능으로, 동적 동작 중 추적 오차를 극적으로 감소시킵니다. 전체 속도 명령을 위치 오차로부터 도출하는 대신, 미리 계산된 속도 신호를 속도 제어 루프에 직접 공급합니다.
왜 이것이 중요한가요?
순수 피드백 위치 제어에서는 위치 오차가 존재해야만 제어기가 속도를 명령합니다. 이동 동작 중에는 이로 인해 체계적인 추적 오차가 발생합니다 — 축은 항상 목표 궤적을 뒤따릅니다. 동작이 역동적일수록 오차는 더 커집니다.
피드포워드 제어는 이 문제를 근본적으로 해결합니다:
- 정속 주행 시 드래그 오차를 거의 제로 수준으로 감소시킵니다.
- 다축 운동 시 경로 정확도를 향상시킵니다
- 피드백 컨트롤러의 부하를 줄이십시오 — 이 컨트롤러는 이제 장애만 보상하면 되며, 전체 속도 명령을 생성할 필요가 없습니다.
- 안정성 손실 없이 더 높은 동적 성능을 가능하게 합니다
어떻게 작동하나요?
SOMANET 구동 장치는 두 가지 피드포워드 메커니즘을 제공합니다:
1. 구동측 속도 선제 제어(0x2015): 구동 장치는 위치 설정 신호를 미분하고 계산된 속도를 위치 제어기의 출력에 직접 더합니다. 구성 가능한 저역 통과 필터(경계 주파수, 표준: 20 Hz)는 미분으로 인해 증폭되는 노이즈를 억제합니다.
- 게인 — 천분율; 1000 = 증폭 1.0 (권장 시작값); 기본값: 0 (비활성화)
- 경계 주파수 — 정확도(높은 값)와 잡음 억제(낮은 값) 사이의 절충점
조건: 인코더 해상도 > 14비트/회전 권장.
2. 마스터 측 속도 사전 제어(0x60B1 — Velocity Offset): EtherCAT 마스터는 외부(예: 궤적 플래너)에서 목표 속도를 계산하여 주기적 PDO로 드라이브에 전송합니다. 이는 드라이브 측 미분 연산을 우회하고 양자화 효과를 방지합니다.
3. 토크 오프셋 제어 (0x60B2 — Torque Offset): 가속도 오프셋 제어를 위해 마스터는 미리 계산된 토크를 주입할 수 있습니다. 예를 들어 로봇의 역동적 모델(관성 보정, 중력 보정)로부터 계산된 값을 사용합니다. 업데이트는 EtherCAT의 전체 사이클 속도(일반적으로 4 kHz)로 수행됩니다.
SOMANET은 이를 어떻게 구현합니까?
구동 측 속도 사전 제어는 객체 사전(0x2015)을 통해 활성화되며, 주기적 동기 위치(CSP) 및 프로파일 위치 모드에서 모두 사용할 수 있습니다. 프로파일 위치 모드에서 구동 장치는 내부적으로 4kHz로 목표 궤적을 생성합니다. 보간 및 분산 클럭은 필요하지 않습니다.
CSP 모드에서 느린 EtherCAT 사이클 시간을 사용할 경우, 명령 평활화(Command Smoothing)를 구성해야 합니다. 그렇지 않으면 차별화 과정에서 계단형 아티팩트가 발생합니다.
추가 링크:
