Position Control Loop

Über den Feldbus wird eine Sollgeschwindigkeit an den Antriebsregler übertragen. Als Rückmeldung über den Feldbus wird die Istposition der Achse an TwinCAT übertragen, so dass ein Lageregelkreis entsteht. Mit Hilfe dieses Kreises kann die Lageregelung ausgeführt werden.

Der Lageregler der TwinCAT-Achse ist nur dann aktiv, wenn der Antriebsregler über die Sollgeschwindigkeit betrieben wird. Wird der Antriebsregler über die Sollposition angesteuert, wird der Lageregelkreis im Antriebsregler geschlossen und muss dort parametriert werden. Die hier beschriebenen Regelparameter wirken dann nicht.

Position control: Dead Band Position Deviation

Position Control Loop 1:
Position Control Loop 2:
Position Control Loop 3:

Die Dead Band Position Deviation definiert einen Bereich, in dem der Regler inaktiv ist. Bei dem Parameter handelt es sich um ein symmetrisches Fenster, das den Positions-Schleppfehler (Lageregelabweichung) bezüglich der Lageregelung innerhalb dieses Fensters zu Null annimmt. Die Lageregelung ist in dem Fenster somit deaktiviert.

Diese Funktionalität wird benötigt, da es bei bestimmten Achsen und Mechaniken zu einer stationären Schwingung rund um die Zielposition kommen kann. Mit dem Parameter lässt sich „Ruhe“ erzwingen. Die parametrierbare Abweichung um die exakte Zielposition wird akzeptiert.

Es gibt Achsen, die nicht lageregelfähig sind oder ein unzureichendes Haltemoment um den Stillstand haben, sodass man eine gewisse Ungenauigkeit um die Zielposition akzeptiert.

Auch für andere reale Effekte, wie ausgeprägte Haftreibung (mit Losreißmoment) oder ausgeprägte Lose, lässt sich mit der Dead Band Position Deviation für eine akzeptierte Genauigkeit „Ruhe“ erzwingen.

Position control: Proportional Factor Kv

Position Control Loop 4:
Position Control Loop 5:
Position Control Loop 6:

Der Proportional Factor Kv ist der Proportionalverstärkungsfaktor des P-Anteils des P-Reglers. Output velocity = feed forward velocity + Kv * following error.

Position control: Proportional Factor Kv (standstill)
Position Control Loop 7:
Position Control Loop 8:
Position Control Loop 9:

Der Proportional Factor Kv (standstill) Kvs ist der Proportionalverstärkungsfaktor des P-Anteils des P-Reglers, wenn die Achse stillsteht. Output velocity when stationary = feedforward velocity + Kvs * following error.

Position control: Proportional Factor Kv (moving)

Position Control Loop 10:
Position Control Loop 11:
Position Control Loop 12:

Der Proportional Factor Kv (moving) Kvf ist der Proportionalverstärkungsfaktor des P-Anteils des P-Reglers, wenn die Achse fährt. Output velocity when moving = feedforward velocity + Kvf * following error.

Position control: Velocity threshold V dyn [0.0 … 1.0]

Position Control Loop 13:
Position Control Loop 14:
Position Control Loop 15:

Bei einem PP-Regler definieren zwei P-Konstanten

und ein Geschwindigkeitsschwellwert vdyn eine Funktion für einen geschwindigkeitsabhängigen Regelfaktor kv. Wenn der Wert des Quotienten „Sollgeschwindigkeit/Referenzgeschwindigkeit“ im Geschwindigkeitsschwellenintervall [- vdyn … + vdyn] liegt, wird der Verstärkungsfaktor des P-Reglers vom Proportionalfaktor Kv (moving) Kvf zum Verstärkungsfaktor Kv (standstill) Kvs mit Geschwindigkeit null linear interpoliert. Die Zusammenhänge sind im Bild unten dargestellt.

Position Control Loop 16:

Das Beispiel wurde mit Kvs = 50, Kvf = 10 und v_dyn = 0.2 parametriert.

Position control: Integral Action Time Tn

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Position Control Loop 18:
Position Control Loop 19:

Nachstellzeit Tn des I-Anteils des PID-Reglers. Integrationszeit.

Position control: Derivative Action Time Tv

Position Control Loop 20:
Position Control Loop 21:
Position Control Loop 22:

Vorhaltezeit Tv des realen D-Anteils (D-T1-Glied) des PID-Reglers.

Position control: Damping Time Td

Position Control Loop 23:
Position Control Loop 24:
Position Control Loop 25:

Dämpfungszeit Td des realen D-Anteils (D-T1-Glied) des PID-Reglers.

Position control: Min./max. limitation I-Part [0.0 … 1.0]

Position Control Loop 26:
Position Control Loop 27:
Position Control Loop 28:

Begrenzung des I-Anteils des PID-Reglers.

Position control: Min./max. limitation D-Part [0.0 … 1.0]

Position Control Loop 29:
Position Control Loop 30:
Position Control Loop 31:

Begrenzung des D-Anteils des PID-Reglers.

Disable I-Part during active positioning

Position Control Loop 32:
Position Control Loop 33:
Position Control Loop 34:

Der I-Anteil des PID-Reglers kann während der aktiven Positionierung deaktiviert werden.

Feedforward Acceleration: Proportional Factor Ka

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Position Control Loop 36:
Position Control Loop 37:

Der Proportionalfaktor Ka der Beschleunigungsvorsteuerung ist der Verstärkungsfaktor, wenn eine Regelung mit NC-Beschleunigungsvorsteuerung verwendet wird. Output velocity component = Ka * setpoint acceleration.

Weitere Informationen über die Beschleunigungsvorsteuerung finden Sie im Abschnitt Acceleration Feedforward.

Feedforward Velocity: Pre-Control Weighting [0.0 … 1.0]

Position Control Loop 38:
Position Control Loop 39:
Position Control Loop 40:

Dieser Parameter ist eine relative Gewichtung der Vorsteuerung. Dabei entspricht der Standardparameterwert 1.0 einer Gewichtung der Vorsteuerung von 100 %. Die Gewichtung der Geschwindigkeitsvorsteuerung kann reduziert werden, um ein Überschwingen in Position zu vermeiden.