速度预控制,反应更迅速
什么是速度预控制?
速度前馈(Velocity Feedforward)是对级联位置控制的一种补充,可大幅减少动态运动中的拖尾误差。它不是根据位置误差来推算整个速度指令,而是将预先计算的速度信号直接输入到速度控制回路中。
为什么这很重要?
在纯反馈位置控制中,必须存在位置误差,控制器才能发出速度指令。在移动过程中,会产生系统性的拖曳误差——轴始终落后于目标轨迹。运动越动态,误差就越大。
前馈控制从根本上解决了这个问题:
- 在恒定速度下将拖曳误差降低至几乎为零
- 提高多轴运动中的路径精度
- 减轻反馈控制器的负担——它只需补偿干扰,而无需产生整个速度指令。
- 在保持稳定性的同时实现更高的动态性能
它是如何运作的?
SOMANET 驱动器提供两种前馈机制:
1. 驱动侧速度预控制(0x2015):驱动器对位置设定信号进行微分,并将计算出的速度直接添加到位置调节器的输出端。可配置的低通滤波器(截止频率,标准:20 Hz)可抑制因微分而增强的噪声。
- 增益——以千分比表示;1000 = 增益 1.0(推荐起始值);默认值:0(禁用)
- 边界频率——精度(高值)与噪声抑制(低值)之间的折衷方案
前提条件:建议编码器分辨率>每转14位。
2. 主站侧速度预控制(0x60B1 — 速度偏移):EtherCAT 主站外部计算目标速度(例如,从轨迹规划器),并将其作为循环 PDO 发送至驱动器。这可绕过驱动器侧的微分,并避免量化效应。
3. 扭矩预控制(0x60B2 — 扭矩偏移):对于加速预控制,主站可以注入预先计算的扭矩——例如来自机器人的逆向动态模型(惯性补偿、重力补偿)。更新以全 EtherCAT 周期速率(通常为 4 kHz)进行。
SOMANET 如何实现这一点?
驱动侧的速度预控制通过对象字典(0x2015)激活,在循环同步位置(CSP)和轮廓位置模式下均可用。在轮廓位置模式下,驱动器以 4 kHz 的频率在内部生成目标轨迹——无需插值和分布式时钟。
在 CSP 模式下,由于 EtherCAT 周期时间较慢,必须配置命令平滑功能,否则差异化会产生阶跃伪影。
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