Wat is een Closed-Loop Systeem?
linside info over servo motoren en servo systemen
content provided by Kollmorgen
Wanneer je een aantal bekende loops visualiseert die we om ons heen zien - achtbanen, racebanen, sleutelhangers - delen ze allemaal een basiskenmerk: het einde komt terug bij het begin. Hetzelfde concept kan van toepassing zijn op servo loops. Het besturingssysteem geeft een commando aan de drive; de aandrijving stuurt stroom naar de motor; en de reactie van de motor - snelheid en positie - worden teruggekoppeld naar het besturingssysteem, waardoor de lus wordt gesloten. Het doel is dat de feedback overeenkomt met de opdracht.
Maar wat sluit technisch gezien een servo motor loop?
Het antwoord in één woord dat ingenieurs vaak geven is "feedback", maar dit is slechts gedeeltelijk waar. Closed-loop systemen vertrouwen wel op apparaten die koppel-, snelheids- en positiefeedback geven, maar de lus wordt pas gesloten nadat de besturing iets met de feedback data doet. De aandrijfbesturing geeft bijvoorbeeld een commando, of beter gezegd een doel, dat de aandrijving vertelt om de motor bij 1.500 tpm te bewegen. De aandrijving geeft de motor energie en de motor reageert. Maar als het feedbackapparaat aan de besturing communiceert dat de motor pas bij 500 tpm beweegt, registreert de aandrijfbesturing een fout. Hier ligt het hart van het servosysteem. Erkennend dat 500 tpm niet correct is, maakt de aandrijfbesturing een nieuwe berekening voor wat er nodig zou zijn om de motor 1.500 tpm te laten draaien en past de stroom daarbij aan.
Wat gebeurt er in de drive om de feedback controlelus te sluiten?
De lus wordt gesloten wanneer feedbackgegevens een somknooppunt in het besturingssysteem invoeren dat een fout berekent - het verschil tussen het doel en het werkelijke - en de schijfbesturing een nieuw commando geeft om te compenseren. Dit alles kan heel snel gebeuren, honderden keren sneller dan een oogwenk, en het proces herhaalt zich continu.
Maar wat als ik iets anders wil regelen, zoals koppel of positie versus snelheidsregeling?
Voor een servosysteem zijn er meerdere lussen. De primaire lus is de stroomlus. Stroom vertaalt zich in koppel op de motor. De stroomlus in de aandrijving ontvangt een commando en stuurt vervolgens stroom naar de motor. Het detectieapparaat in de schijf meet de stroom en stuurt de waarde terug naar de somming. Als er een fout optreedt, past de schijf zich aan om de stroom te corrigeren. Maar wat als de doelstroom niet correct is om de doelsnelheid en/of -positie te bereiken? Daarom zijn er extra lussen
De tweede lus is de snelheidslus. De feedback voor deze lus is meestal bevestigd aan de motor of het object in beweging. De feedback wordt teruggestuurd naar de besturing van de aandrijving. Het verschil hier is dat als er een snelheidsfout bestaat, de besturing een nieuw stroomcommando in de primaire stroomlus geeft. Met andere woorden, de snelheidslus voert zijn fout in de stroomlus in. Naarmate de stroom verandert, verandert de snelheid en controleren beide lussen de feedbackgegevens op fouten.
De derde lus is de positielus. Zoals je je kunt voorstellen, is het proces hetzelfde. Doelpositie in vergelijking met de werkelijke positie resulteert in een positiefout die als een nieuw commando naar de snelheidslus wordt verzonden. De snelheidslus werkt zoals hierboven beschreven om een doelstroom te leveren. De drie lussen werken tegelijkertijd om de doelpositie te bereiken.
Samenvatten, om positie, snelheid, koppel of een andere systeemparameter zoals druk of spanning te regelen, moet er gekoppelde feedback zijn in een van de regellussen, zodat de lus kan worden gesloten.
Hoewel het gebruikelijk is om de term open-loop te zien, kan dit als een verkeerde benaming worden beschouwd, omdat het echt "geen lus" betekent. De realiteit is dat de cirkel niet bestaat totdat we hem sluiten met feedback.Hoewel het gebruikelijk is om de term open-loop te zien, kan dit als een verkeerde benaming worden beschouwd, omdat het echt "geen lus" betekent. De realiteit is dat de cirkel niet bestaat totdat we hem sluiten met feedback.
In een open-loop systeem heb je een verwachting van de uitkomst, maar omdat je het niet meet weet je echt niet wat er gebeurt bij de belasting. Je kan een inherent open-loop-systeem nemen, zoals een stappensysteem, en een feedbackapparaat toevoegen voor positie of snelheid. In wezen herken je dat er potentiële lussen bestaan en sluit je ze. Dit gebeurt en daarom zie je feedbackapparaten voor steppers - meestal met de uitdrukking "servo-achtig" ergens in de productbeschrijving.
