PID regulator som alltid självsvänger

[Bengt]

Jag har en linjärmotor där det i stången (motorns linjära axel) är fäst en kraftgivare och där det i sin tur sitter fast en töjbar slang fastsatt i ett fäste. tanken är att fästet ska kunna röra sig och regulatorn alltid reglerar motoraxeln position så att kraften är konstant.

Motorn är snabb så rörelsen går att utföra på betydligt mindre än 100 ms men så snabbt har jag inte avsett att systemet behöver jobba initialt.

Tänkte att detta borde vara ett ganska enkelt jobb för en PID så jag har stoppat in sådan kod i en mikrokontroller som rullar PID-regulatorn i 1 ms. Men det konstiga är att vad jag än gör med PID:s parametrar och begränsningar så självsvänger systemet. Jag kan få amplituden och hastigheten att variera men det självsvänger alltid med konstant amplitud. Spelar ingen roll vad jag gör så får jag inte ett svar som går ner mot statiskt läge dvs dämpande svängningar. Om jag stänger av I och D och sänker P löjligt mycket så blir svängningarna mikroskopiska (och systemet extremt trögt naturligtvis) men det självsvänger fortfarande.

Någon som har någon intelligent idé på vad jag kan göra/gör för fel?

[Icecap]

Min gissning: när motorn ät "i mål" stänger du av strömmen - men det stoppar inte motorns rotation - så den efterrullar lite - o ska rullas retur... osv.

Om du kan bromsa motorn när den är i noll - t.ex. vid att kortsluta den - kan det rimligt säkert hjälpa mycket.

[säter]

Är förstärkningen för hög kanske?

[Prins Valiant]

Detta blir ett teoretiskt snack, men har jag en regulator av något slag och skall justera, tar jag en sak i taget. Börja enbart med P, se till att det går så bra som möjligt, självsvänger mycket det är förstärkningen för hög. Du kommer även att inse att det finns ett kvarstående fel. Hitta gränsen när det självsvänger 2-3 gånger.
Gå vidare med att aktivera I, vilket skall leda till en bra approach mot målet utan självsvängning. Därefter har du kanske ett kvarstående fel, det fixar du aktivering/justering av D.

[Mindmapper]

Kan du tänkas få någon slags fjäderverkan av den töjbara slangen.

Ställ regulatorn i manuellt läge. Ändra utsignalen och registrera vad du får för reaktion på ärvärdet.
Loggar du båda värden ser du om du får dödtid, stigtider och om du har fjäderverkan.
Inte säkert att du ska ha D oftast används bara PI. I tar bort det kvarstående felet.

[Bengt]

Ja slangen ger absolut en fjäderverkan men jag kan å andra sidan inte använda en stel pinne. Måste finnas något som flexar.

[Bengt]

Angående förstärkning, observera att sänka förstärkningen inte på något sätt får självsvängningen att avta, bara minska i amplitud. Problemet är att den självsvänger i evighet istället för att som i normalfallet plana ut.

[idiotdea]

Vad är in- och utsignaler till din PID-regulator?

En skiss över hur mekaniken ser ut vore inte heller fel. Det är alltså två rörliga delar, "fästet" och själva axeln för linjärmotorn? Så linjärmotorns axel skall följa fästet med konstant kraft?

Jag lägger också en röst för att manuellt ställa in utsignalen. Först konstant och se hur det beter sig, och sedan en stegändring.

Prins Valiant: Har du inte förväxlat I och D?

[Gimbal]

Du får gärna utveckla:
"jag har en linjärmotor där det i stången (motorns linjära axel) är fäst en kraftgivare och där det i sin tur sitter fast en töjbar slang fastsatt i ett fäste. tanken är att fästet ska kunna röra sig och regulatorn alltid reglerar motoraxeln position så att kraften är konstant."

Fästet ska kunna röra sig, en skiss på det mekaniska vore inte fel.

Edit, idiotdea var visst före där.

[säter]

Vilken form av återkoppling är det?

[Bengt]

Jag kan återkomma med ett foto men det får nog vänta tills imorgon.

Insignal: analog signal från kraftgivaren.
Utsignal: analog utsignal som är motorns position. Motordrivaren har analog ingång.

[idiotdea]

Det tycker jag starkt tyder på att det måste finnas en kontrolloop också i motordrivaren. Och denna är knappast inställd för applikationen...

[Bengt]

Det har du rätt i. Jag har nog utgått från att den är betydligt snabbare än min loop (vilket testkörning i Faulhabers motorprogram också visar) men jag borde nog kolla hur det programmet är inställt när det gäller overshoot. Bra tips!

[mrfrenzy]

Det bästa skulle vara att ta bort positionsåterkopplingen i din linjärmotor och bara styra vridmoment/ström med din PID-loop.
Det bör bli mycket stabilare och ge ett bättre resultat utan att ha dubbla reglerloopar.

Egentligen så behöver du ingen PID-regulator alls.
Dragkraft = moment * K1 = Ström * K2

[Bengt]

Kan konstatera att det måste vara motordrivarens egna reglerloop som är problemet. I analog mod är det mycket långsammare än i digital som jag provkörde i innan. Själva styrsignalen går att uppdatera oftare men det hjälper ju föga när regleringen istället är långsammare

Jag har funderat på att endast köra med strömstyrning och bara använda kraftgivaren för noggrann kontroll/verifiering men det beror på vad motorn stödjer. Jag kanske får köpa andra delar helt enkelt.