100-kHz-Regelung für höchste Präzision
- Aktive Resonanzunterdrückung
- Höchste Regelungssteifigkeit
- Beste Qualität – minimale Fehlerquote
Triamec-Servoantriebe sind vier- bis zehnmal schneller als herkömmliche Antriebe mit einem Regelzyklus von 100 kHz. Dadurch werden Regelabweichungen auf ein Zehntel reduziert und Schwingungen aktiv gedämpft. Die Vorteile sind höchste Präzision und Robustheit.
Die Überlegenheit der Triamec-Servoantriebstechnologie basiert auf zwei Säulen, die in den folgenden Abschnitten erläutert werden: minimale Totzeit oder schneller Regelzyklus und perfekte Sensorsignale.
Minimierung der Totzeit
Triamec nutzt den effektivsten aller steuerungstechnischen Ansätze:
- Konsequente Minimierung der Totzeit und Maximierung des Regelzyklus.
Dies führt zu maximaler Reaktionsgeschwindigkeit: Das Ziel jedes Regelsystems ist es, Bahn- oder Positionsabweichungen so schnell wie möglich zu unterdrücken und gleichzeitig ein optimales Führungsverhalten zu gewährleisten.
In einem Vortrag auf der Fachmesse SPS-Drives in Nürnberg im November 2005 veranschaulichte Dr. Kucera die sehr positiven Auswirkungen einer minimalen Totzeit in einem Regelsystem. Entnehmen Sie unten die Details. Er zeigte, dass die Reduzierung der Totzeit, d. h. der Zeit von der Erfassung der Messgrössen bis zur Ausgabe an den Verstärker, konkrete Vorteile mit sich bringt: Durch die Reduzierung von 260 μs auf 25 μs konnte die mechanische Bandbreite von 150 auf 450 Hz verdreifacht werden. Dies entspricht einer Verzehnfachung der Steifigkeit
Mit der hohen Regelungsabtastrate können Resonanzen bis in den Kilohertzbereich aktiv unterdrückt werden. Dies ist sehr nützlich, da oft Resonanzen ausserhalb der nutzbaren Bandbreite auch den Dynamikbereich einschränken.
Die Regelung in Triamec Servoantriebe verfügt über fünf frei programmierbare universelle Filterstufen zweiter Ordnung. Alle Regelparameter und Zustände werden in SI-Einheiten im Servoantrieb gespeichert und können mit einer Abtastrate von bis zu 100 kHz im TAM System Explorer in Echtzeit angezeigt und analysiert werden.
Optimales Scannen der Sensoren
Die digitalen Regler in Servoantrieben sind auf Messgrössen angewiesen, die durch Abtasten der analogen Sensoren und anschliessende Digitalisierung gewonnen werden. Das bekannte Abtasttheorem von Nyquist und Shannon schreibt vor, dass im abgetasteten Sensorsignal keine Frequenzanteile über der halben Abtastfrequenz vorhanden sein dürfen. Andernfalls treten Fehler, das sogenannte Aliasing, auf, die sich negativ auf die Regelungsqualität auswirken.
Die Servoantriebe von Triamec erfüllen diese Anforderung durch komplexe Hardware- und Softwarefilterung der Signale. Die Signale werden zunächst mit passiven und aktiven analogen Filtern höherer Ordnung gefiltert und dann mit hoher Frequenz abgetastet („Oversampling“). Eine zweite, digitale Filterung folgt im FPGA, um die Eingangssignale für die Regelung spektral zu verarbeiten.
Der Erfolg dieser Technik ist eine sehr gute, rauscharme Strom- und Positionsmessung, die ihresgleichen sucht. Zusammen mit der schnellen Taktfrequenz ist dies die Grundlage für die hervorragende Regelungsqualität, die Triamec-Servoantriebe erreichen.
Triamec-Servoantriebe sind auch zu hören: Die hervorragende Signalverarbeitung führt zu einem flüsterleisen Betrieb der Achsen – hörbare Qualität!