Warum Closed Loop wenn man auch Servos haben kann....

Motioncontroller, Endstufen, mechanische/induktive Endschalter etc.
vanquish
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Re: Warum Closed Loop wenn man auch Servos haben kann....

Beitrag von vanquish » 28.03.2018, 08:42

Hallo,

ich stelle mir auch gerade die Frage "warum closed loop wenn man auch Servos haben kann" und als totaler Noob auf dem Gebiet denke ich mir: "kommt drauf an"
WENN (!) ich das richtig verstanden habe, ist der Vorteil der Servos ja vorallem jener, dass sie auch bei hohen Drehzahlen genügend Drehmoment bringen. Also genau in dem Bereich, wo Schrittmotoren einknicken. Würde ich jetzt eine Maschine haben, an der die KUS über Riemen und entsprechender Übersetzung angetrieben werden, könnte man den Vorteil der Servos wohl gut ausnutzen. Wie schaut das aber bei einem Direktantrieb an einer kleinen Fräse aus?
Konkretes Beispiel: Ich habe eine kleine Fräse mit Verfahrwegen von etwa 530x300x110mm; Überall sind 1605er KUS verbaut und sollen direkt angetrieben werden. Wenn ich überschlagsmäßig eine Verfahrgeschwindigkeit von 80mm/sek annehme, komme ich auf etwa 1000U/min der KUS. In der Praxis, also im normalen modellbauerischen Fräsbetrieb, wird bei einer solch kleinen Fräse wohl maximal nur 30mm/sek drinnen sein. Das wären dann so max. 400U/min der KUS. Wäre in dem Bereich ein guter Schrittmotor nicht doch sinnvoller?

liebe Grüße,
Mario

Lars
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Re: Warum Closed Loop wenn man auch Servos haben kann....

Beitrag von Lars » 28.03.2018, 09:22

Für Holz und Kunststoff kann es zwar sinnvoll sein, auch mal mit mehr als 30mm/s zu fräsen - aber im Großen und Ganzen sind deine Überlegungen völlig richtig. D.h. es "tut" auch der Schrittmotor.

Da der Preis dieser Servos hier und eines ClosedLoop-Schrittmotor-Systems ja kaum unterschiedlich sind, entscheidet also die persönliche Lust auf die Parametrierung der Servos darüber, was man wählt. Ein schlecht parametriertes Servosystem wird schlechter (ungenauer!) als ein Schrittmotorsystem sein. Aber wenn es dann mal gut parametriert ist, macht es mehr Spaß ;-) Wenn man Spaß an Geschwindigkeit hat.

soapy
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Re: Warum Closed Loop wenn man auch Servos haben kann....

Beitrag von soapy » 30.03.2018, 11:46

Hey,

ich habe mich mal drangesetzt eine Anleitung zum Parametrieren der Servos zu schreiben. Habe ein bisschen Literaturrecherche betrieben und mir einen groben Ablauf erstellt, wie ich das angehen möchte.

Also wir haben ja einen Kaskadenregler für den Strom-, Drehzahl- und Lageregelkreis. Die werden - nach meiner Recherche - nacheinander eingestellt, erst Strom-, dann Drehzahl-, dann Lageregelkreis.

Beim Lageregelkreis ist mir das klar. Ich stelle den Control Mode auf Pos Control, dann kommandiere ich eine Position und schaue, dass die Regelabweichung und der Schleppfehler möglichst gering sind. Das kann ich ja einfach über Step- und Dir-Befehle machen.

Beim Drehzahlregelkreis sieht die Lage aber anders aus. Wenn ich den Control Mode auf Vel Control stelle (und damit die Lageregelung abschalte, nach meiner Recherche das übliche Vorgehen), dann habe ich mehrere Möglichkeiten die Drehzahl zu kommandieren. Analog (Analog+CW/CCW), Digital (PWM%50/PWM inversion) und Ramp Enable.

Nun mal meine Frage dazu:
Wie habt ihr das bisher gemacht? Wie kann ich der Endstufe ein Analoges CW/CCW- oder ein Digitales PWM-Signal eingeben und die Drehzahl zu kommandieren. Auf welche Pins kann ich diese Signale geben. Habe in der Anleitung dazu nichts gefunden.

Vielen Dank für eure Hilfe und frohe Ostern euch allen!
Philipp

GerdS
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Re: Warum Closed Loop wenn man auch Servos haben kann....

Beitrag von GerdS » 30.03.2018, 21:16

Ich hatte mir mal ein paar Screenshots gemacht welche auswirkungen manche Parameter haben.
Nix vollständiges, aber vieleicht hilft es.
Bin kein Experte in Regelkreisen, könnte auch falsch liegen. Motoren laufen aber super bei mir.
Habe in allen 3 Regelkreisen immer wieder Anpassungen gemacht bis die Performance und der Sound für mich passten.
Dateianhänge
Vp.jpg
Pp2.jpg
Pp1.png
Poss Filter7.jpg
Poss Filter0.jpg
Pff.jpg
Pb1.jpg
Good position error.jpg
End result.jpg

RobertB
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Re: Warum Closed Loop wenn man auch Servos haben kann....

Beitrag von RobertB » 02.04.2018, 10:55

soapy hat geschrieben:
30.03.2018, 11:46
Nun mal meine Frage dazu:
Wie habt ihr das bisher gemacht? Wie kann ich der Endstufe ein Analoges CW/CCW- oder ein Digitales PWM-Signal eingeben und die Drehzahl zu kommandieren. Auf welche Pins kann ich diese Signale geben. Habe in der Anleitung dazu nichts gefunden.
Hi Philipp,

genau das würde mich auch interessieren. Ich denke tatsächlich müsste man das ganze im Idealfall von hinten aufziehen: Strom (Current Control), Geschwindigkeit (Vel Control), Position (Pos Control). Ich kann mir nur vorstellen, dass wenn man den "Control Mode" umstellt weiterhin auch mit den von außen zugangbaren (Digital-)Signalen eine Anregung möglich sein müsste. Ich hatte die Eingangsbeschaltung schon mal hier im Thread gepostet - da kann ich mir etwas "analoges" nicht vorstellen - insbesondere da die eingesetzten Optokoppler über einen sehr weiten Spannungsbereich per Stromspiegel immer gleich gesteuert werden.

Leider kann ich nicht ohne weiteres testen was beim Umstellen passieren würde, da die Motoren bei mir mitterlweile fertig verbaut sind...

Grüße
Robert

Don_Karlos
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Re: Warum Closed Loop wenn man auch Servos haben kann....

Beitrag von Don_Karlos » 07.04.2018, 20:17

Hi,
ich habe hier die ganze Zeit mitgelesen und vor einer Weile die Servos gekauft und in meine Portalfräse eingebaut. Alles soweit fertig. Nun habe ich als Startpunkt die Parameter aus diesem Thread abgetippt. Das funktioniert auch alles soweit ganz gut. Leider gehöre ich zu den Leuten, die das auch wenigstens etwas verstehen wollen. Alles soweit ok. Ausser der "Electronic Gear Ratio". Wenn ich das richtig verstanden habe muss dem "analogen" Servo die Distanz je Step Logik der Stepper-Welt beigebracht werden. Also, wieviel Weg legt die Achse je Umdrehung und Steps pro Umdrehung zurück. Hier wird eine kleine Formel im Handbuch gezeigt, die (NxCx4)/P lautet. Hierbei ist N=Motor rotation laps; C= Encoder lines; P=Each lap input pulse number.
Alles bis auf N klar. Encoder unserer Servos haben 1000 lines. Input pulse number wird in der Steuerung eingestellt. Nehmen wir an, wir haben 1600 micro steps pro Umdrehung, Nun müsste man noch die Distanz je Umdrehung (Spindelsteigung) irgendwie in die Berechnung mit reinbekommen. Was ist N? :-)
Kurz zu mir. Ich bin Dipl.-Ing. Fahrzeugtechnik. Ich baue leidenschaftlich gerne CNC Maschinen und habe eine ziemlich komplette Werkstatt um das auch machen zu können. Da ich ein älteres Semester bin, braucht alles ein wenig länger..... Autos, Mopeds, Motorräder sind Berufskrankheit.
Danke für die tollen und versierten Beiträge hier!!!
Grüße
Kalle

Lars
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Re: Warum Closed Loop wenn man auch Servos haben kann....

Beitrag von Lars » 07.04.2018, 20:57

Bei anderen Servos ist es so, hier also vermutlich auch:

Du hast aufgrund des Encoders eine bestimmte Anzahl an "Schritten"/Umdrehung. Hier sind es mit Quadratur 1000 x 4 = 4000. Bei höheren Drehzahlen wären das dann so hohe Frequenzen, dass langsamere Steuerungen das nicht mehr liefern können. Bei 3000 U/min wären das dann also 3000 / 60s *4000 = 200 kHz.

Deswegen gibt es das elektronische Getriebe, um dann z.B. aus einem Impuls (von der Steuerung kommend) zwei Impulse in der Servoendstufe zu machen. Dann läuft das Servo mit 3000 U/min, aber die Steuerung muß nur 100 kHz liefern.

Der Weg/Umdrehung ist dem Servo egal, das gibst du in der Steuerungssoftware ein. Wenn es also 2000 Schritte /Umdrehung sind und 5mm/Umdrehung, gibst du da 400 Schritte/mm ein.

Wenn man nun z.B. eine krumme Riemenübersetzung hat, hätte man krumme Steigungen (z.B. 5mm*28/48) und dann auch nicht-ganzzahlige Schritte/mm, die man in der Steuerung nicht eingeben kann. Auch dafür ist das elektronische Getriebe gut, weil man da üblicherweise Zähler und Nenner eingeben kann und somit auch krumme Übersetzungen wieder mit ganzzahligen Schritten/mm ausdrücken kann.

soapy
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Re: Warum Closed Loop wenn man auch Servos haben kann....

Beitrag von soapy » 09.04.2018, 11:17

RobertB hat geschrieben:
02.04.2018, 10:55
Hi Philipp,

genau das würde mich auch interessieren. Ich denke tatsächlich müsste man das ganze im Idealfall von hinten aufziehen: Strom (Current Control), Geschwindigkeit (Vel Control), Position (Pos Control). Ich kann mir nur vorstellen, dass wenn man den "Control Mode" umstellt weiterhin auch mit den von außen zugangbaren (Digital-)Signalen eine Anregung möglich sein müsste. Ich hatte die Eingangsbeschaltung schon mal hier im Thread gepostet - da kann ich mir etwas "analoges" nicht vorstellen - insbesondere da die eingesetzten Optokoppler über einen sehr weiten Spannungsbereich per Stromspiegel immer gleich gesteuert werden.

Leider kann ich nicht ohne weiteres testen was beim Umstellen passieren würde, da die Motoren bei mir mitterlweile fertig verbaut sind...

Grüße
Robert
So Leute,

nachdem ich bei drei Stellen nach Support gefragt habe, hat eine jetzt geantwortet - direkt von JMC.

Unsere Servos lassen sich scheinbar ausschließlich im Position Mode mit Step/Dir ansteuern. Die Velocity und Current Modes sind gar nicht implementiert (komisch, weil umschalten kann man zumindest so, dass dann nichts mehr funktioniert).

Die Frage, welche Herangehensweise der Reglerparametrierung dann vorgeschlagen wird, wurde dann gekonnt ignoriert.

So wie mir das jetzt aussieht, ist die üblicherweise angewendete Methode, wie ich sie im Groben schonmal beschrieben habe, damit nicht anwendbar.
Also läuft es wohl doch auf Trial and Error und schlau raten hinaus.

Gut geschätzt ist besser als schlecht gemessen - schade, ich hätte gerne eine systematische Methode entwickelt...

Lars
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Re: Warum Closed Loop wenn man auch Servos haben kann....

Beitrag von Lars » 09.04.2018, 16:33

Bei der Reglerabstimmung helfen ein paar Grundlagenkenntnisse (was macht der P-Anteil, was macht I und D...), und der Rest funktioniert mit dem Topfschlagenprinzip vom Kindergeburtstag ganz gut: Wärmer, nein kälter, ganz kalt, wärmer, heiß!

Diese Tüftelei ließe sich mit mehr Grundwissen (es ist seit dem Studium einiges verlorengegangen) bestimmt noch abkürzen und optimieren, mir hat sie trotzdem Spaß gemacht. Letztlich ist es lediglich eine Annäherung an die Grenze, wo es anfängt zu schwingen, und dann geht man wieder ein Stück zurück. Und immer schön den dynamischen Schleppfehler anschauen, das ist die Zielgröße.

gebuwa
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Re: Warum Closed Loop wenn man auch Servos haben kann....

Beitrag von gebuwa » 17.04.2018, 12:28

Hallo zusammen
Nachdem Sebastian ja die JMC-Servos im Video vorgestellt hat, habe ich beim Ali nach diesen Motoren geschaut. Obwohl die Parametrierung etwas schwieriger ist, tragen wir uns mit dem Gedanken eventuell auf diese Motoren umzusteigen, CL-Nema 23 sind derzeit vorhanden. Nun bin ich aber etwas in´s "Schleudern" geraten bei der Beschreibung
NEMA 24 3N. m 425ozf. in Integrierte Closed Loop schrittmotor 36VDC JMC iHSS60-36-30
Ist dies nun ein "reiner" Servo , oder eine Mischung aus Stepper und Servo, vermutlich letzteres? Lohnt sich der Umstieg oder bei den CL-Motoren bleiben?
Ich werde auch beim Händler nach der deutschen Zertifizierung fragen. Ich habe derzeit einen "Disput" mit Ali, da mein bestelltes Netzteil wegen angeblicher technischer Mängel nicht durch den Zoll kam und zurück geschickt wurde.

Mit bestem Gruß
Gerd

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