모델 기반 제어를 통한 성능 향상

B&R은 ACOPOS P3 서보 드라이브를 위하여 세 가지 중요한 새로운 모델 기반 컨트롤러 기능을 Automation Studio에 추가했다. 사용자들은 이를 통해 더 빠른 포지셔닝을 위하여 지능형 모델 기반의 앞먹임(feed-forward) 제어를 수행할 수 있다.

또한 Advanced 혹은 Power 모드로 ACOPOS P3를 이용하여 진동을 억제하면서 시스템 성능을 테스트할 수 있게 되었다. 또한 오토튜닝을 통한 모델 기반 제어 루프를 생성하는 기능을 가지고 최적의 파라미터 변수를 손쉽게 얻을 수 있다.

지능형 모델 기반의 앞먹임 제어는 포지셔닝 과정(상승 시간)을 크게 가속화하고 정착 시간을 극적으로 줄일 수 있다. 이는 수학적 모델과 홈 위치에 기초하여 모터의 설정 값을 계산함으로써 이루어진다. 이러한 설정 값은 제어기의 입력 값들로써 사용된다.

최적 기준 위치 곡선

기준 위치는 제어되는 위치이다. 특히 유연 드라이브 시스템에서 제어되는 위치 값은 인코더를 통한 위치 값과 서로 다른 경우가 종종 있다. 수학적 모델로부터 도출되는 위치를 기준 위치로 사용할 수 있다. 지능형 앞먹임 제어의 결과는 기준 위치를 정확하게 추적을 가능하게 하는 최적의 인코더 위치 값에 대한 곡선이다.

통합된 가상 센서

유연 시스템은 외부의 힘에 의해 동작되었을 때 드라이브 시스템에서 진동을 유발하는 경향이 있다. 이는 모션 제어 성능에 부정적인 영향을 미친다. 상태 제어기는 진동하는 경향을 크게 감소시키고 외부 외란에 대한 초기 보상을 제공함으로써 이에 대응할 수 있다. 필요한 값을 얻는 방법에는 두 가지가 있다. 물리적 인코더로부터 값을 획득하거나 가상 센서를 사용하여 필요한 값이 계산될 수 있다. 로드 측의 상태를 알 수 있기 위하여 B&R에서 이전에 사용한 가상 센서는 Automation Studio의 모델 기반 드라이브 제어기에 통합된 일부가 아니다. 이는 ACOPOS P3에서 고급모드 (100㎲ 싸이클 시간) 혹은 전원모드 (50㎲ 싸이클 시간)로 작동하는지 여부를 나타낸다.

버튼을 누르는 모델 기반 제어

Automation Studio는 사용자가 모션 제어 시스템을 위한 최적의 파라미터를 결정하도록 도와준다. ACOPOS P3 서보 드라이브는 제어되는 시스템의 파라미터를 찾고 오토튜닝 기능을 사용하여 모델 기반 피드백 제어기의 파라미터를 찾는다. 모션 제어 시스템을 활성화하고 모터 토크에서 모터 속도에 이르기까지 측정된 전달 거동을 기반으로 제어되는 시스템의 파라미터를 찾음으로써 제어되는 시스템은 파라미터 설정 값에 도달한다. 수동적으로 파라미터를 찾을 필요가 더 이상 없다.

지능형 모델 기반 모션 제어

현대의 제조 기계는 더 빠른 주기로 점점 더 유연한 공정을 구현해야 한다. 동시에 새로운 경량 설계로 인해 기계의 강성이 낮아지고 진동이 발생할 가능성이 더 높아졌다. 이것은 ACOPOS P3 가 모델 기반 제어를 사용하여 해결하고자 하는 모션 제어 기술에 있어서의 커져가는 도전이다. 모델 기반 제어는 유연 시스템에서도 최대의 성능을 보장한다. 모드에 따라 다양한 요구 사항을 완벽히 충족시킬 수 있다. 각 개별 애플리케이션을 위한 외부 외란의 억제 및/또는 특정 궤적에 대한 추적이 구현될 수 있다. 이 드라이브는 모델 파라미터의 검출과 모델 기반 제어기를 위한 오토튜닝 기능을 통하여 쉽고 직관적인 작동이 가능하다.

동적 모델 사용하기

유연 시스템의 모션 제어는 단순화된 수학적 모델에 의해 종종 근사화 될 수 있다. 예를 들어, 조립기는 강성과 댐핑을 갖는 질량이 없는 연결 장치에 의해 연결된 두개의 질량으로 구성된다. 근사화의 장점은 해석할 수 있는 파라미터를 제공하고 물리적으로 중요한 조건을 설명한다. 예를 들어, 모델에 기초하여 이송 하중의 위치와 속도를 추정할 수 있다. 근사화 모델은 모델 파라미터가 쉽고 자동으로 구해질 수 있다는 장점이 있다.

자료제공 : B&R