Prove con stepper e loop chiuso

[Zebrauno]

Walgri appena provi ad ottimizzare i parametri di un driver, vedendo i grafici di intervento al variare della velocita' dei motori o della forza che stanno esercitando, capisci che non esiste il PID perfetto.

Esiste solo un ottimo compromesso che tu regolerai in funzione delle lavorazioni che la cnc esegue piu' spesso.

Lavorare acciao con feedrate di 50-100mm/min richiede un PID impostato diversamente rispetto al fresare plastiche o legno a 3-5mt/min.

Idem se la cnc sta lavorando con il solo carico di un tastatore 3D, magari con accelerazioni doppie rispetto a quelle che usi in lavorazione.


Per un lungo periodo ho usato dei drivers della Applied Motion Products. Due di loro comandavano dei piccoli servo brushless da 200W che lavoravano su viti di passo identico e carico simile.
Il PID si regolava in automatico e lavoravano benissimo.
Il terzo driver comandava un attuatore lineare (una bobina mobile, un pistone elettromagnetico come quello negli altoparlanti, per capirci) quindi un motore DC, abbinato ad una riga ottica da 1um (letto in quadratura).
Il PID che in automatico veniva impostato era totalmente diverso da quello degli altri motori, poiche' l'attuatore lineare si muoveva con accelerazioni fulminee ma su una corsa molto ridotta, e con un carico ridicolo ma molto impegnativo rispetto alle possibilita' di pilotaggio della bobina, che di fatto lavorava sempre molto vicina al suo limite di spinta.
Bastava semplicemente ridurre di poco il carico applicato per dover ricalibrare il PID.
Considera che oltre ai grafici di risposta del driver usavo uno spettrografo per leggere la forma d'onda prodotta, e ne misuravo le distorsioni (il feedback ultimo per i miei scopi).
Un motore lineare DC a bobina mobile, o a rail magnetico, e' quanto di piu' nervoso ci possa essere quindi il parametro piu' difficile da ottimizzare era la derivata (D).

Come ha scritto Pedro ci sono una miriade di fattori da considerare, e la "rigidezza" di un PID che non si adatta in automatico richiede molta pratica per ottenere i migliori risultati.

ciao

[walgri]

Si si, immaginavo, per questo mi è balzata in testa l'idea di modificare i parametri del pid dal controller, se non direttamente dal cam tramite codice specifico, a seconda del lavoro da svolgere.

Ma son tutte ipotesi, purtroppo con la mia macchina ancora orribilmente smembrata su un tavolo e con la solita fretta del settore edile a ridosso delle vacanze, saranno tutte prove da fare nei mesi a venire. Grrrrr.

Ciao


Edit: perdona l'ignoranza: la forma d'onda spostamento-tempo di quel che veniva attuato dalla bobina ?

[Pedro]

in effetti, non faccio propaganda ma è il controller che conosco perchè lo uso, sulla kflop tutti i parametri sono "scrivibili" on the fly. Mi spiego, se si leggesse mentre la macchina sta andando lo sforzo che un motore fa, e questo è facilmente ottenibile dai driver dei servo, si potrebbe tentare di correlare questo parametro in input per cambiare la risposta del PID, non ci avevo pensato. Il tutto verrebbe fatto senza coinvolgere nulla al di fuori come cam, i task della kflop girano in modalità  indipendente, parallela e trasparente ai percorsi di lavorazione. Non ho ancora le idee chiare ma un tentativo si potrebbe anche provare a fare. Bisogna solo stare attenti a quel che si tocca


dai che la bieffona mi diventa una astronave

[Pedro]

solleticandomi, e molto, la cosa ho trovato degli articoli su studi inerenti alla parametrizzazione on the fly dei PID, tra i tanti mi è balzato agli occhi questo http://flyingv.ucsd.edu/papers/PDF/80.pdf che ne studia alcuni aspetti. Molto interesante, è poi da vedere come applicarlo sul reale

[cncpaolo]

Un controller SA dove manda TUTTI i motori e (credo) ne monitori continuamente la posizione. Se si accorge che uno é indìetro rispetto a dove dovrebbe trovarsi stando agli altri, provvede subito a "spingerlo" nella posizione corretta.

Avere il feedback sul singolo driver o sul controller a monte, che coordina tutti i movimenti, e' una differenza cruciale.
Ne abbiamo parlato in molti altri topic, l'unico modo per garantire la coerenza di un vettore di movimento nello spazio e' avere il loop chiuso nel controller che comanda i drivers.

OK, ma in pratica quali sono i prodotti commerciali che fanno questa cosa? (cioè coordinare gli assi in modo che nessuno resti indietro rispetto agli altri)
La colibì per caso? Dalla descrizione del prodotto non si capisce...

[Beemot]

No, Colibri non gestisce il cosiddetto closed loop.
La Kflop mi pare di si, ma non ne sono sicuro.
Adesso aspettiamo Pedro che la possiede e ci darà  una risposta precisa.
Oppure basta andare sul sito della scheda in questione più volte linkato in questa discussione e leggere.

[cncpaolo]

Sicuramente la kflop gestisce il loop chiuso... la domanda era un'altra.
Tra le schede che gestiscono il loop chiuso, quali sono quelle che "coordinano" il lavoro dei 3 (o più) assi?
Siccome pare che la questione sia stata sollevata più volte, vorrei sapere quali sono le schede che lo fanno...

[Beemot]

ok io di elettronica non ci capisco un'emerita mazza, ma mi sento di risponderti...
Tutte quelle schede che gestiscono il closed loop...
...o forse non capisco la domanda...

[cncpaolo]

Mi riferivo a quanto scritto da zebrauno e che ho quotato (non sto a quotarlo una seconda volta) e anche da... te! scusa tu stesso avevi sollevato il problema dell'asse che non sa dove sono i suoi "fratellini" (pagina 2 di questo stesso thread)

Il fatto che il loop sia chiuso sul controller e non sul drive e` condizione necessaria, ma non sufficiente, per fare quello che dite voi.
Bisogna vedere se il software del controller ne tiene conto oppure no.

Io vorrei sapere quali sono i controller che lo fanno... sempre che ce ne sia qualcuno che lo fa.

[Beemot]

Paolo, quando si legge di un controller che supporta o gestisce l'anello chiuso significa che questo da gli impulsi di comando, controlla tramite encoder rotativo o lineare dove è finito l'asse che ha fatto spostare, verifica che sia dove deve essere e se non lo è, manda nuovi comandi al driver per fare in modo che l'asse vada nel più breve tempo possibile dove deve essere.
Tutto questo per ogni asse connesso per N volte al secondo...

Non è che la kflop (e tutti i controllori che gestiscono l'abello chiuso) legge dove si trovano gli assi e poi se ne sbatte.
Li legge e li corregge continuamente.

Colibri non li legge ne per forza di cose li corregge.
Lui se ne sbatte, si limita semplicemente a dire vai li a questa velocità  punto!
Che poi il vettore sia corretto o meno nonglienefregaunamazza!!!

Spero di aver capito quale è la tua richiesta.

[Zebrauno]

Sia chiaro che l'interpolazione sincronizzata tra gli assi diventa un imperativo quando un sistema lavora spesso al limite delle sue capacita', come i sistemi di movimentazione che si adattano costantemente al carico.

Su una CNC costruita solitamente con una sovrabbondanza di potenza alla fresa (assi che spingono centinaia di kg quando si lavora senza superare i 20-30kg alla fresa) il pericolo che un asse rallenti e deformi il vettore al punto da rendere percepibile il problema dipende solo da come abbiamo regolato le soglie d'errore.

Ricordiamoci che anche chiudendo il loop sui drive di ogni singolo asse possiamo scegliere una soglia di errore da accettare per vari parametri (scostamento massimo, coppia massima, periodo entro cui avviene la correzione etc.) dunque se ne viene superata anche solo una si blocca tutto, come e' naturale che sia.

Non e' che la soluzione chiusa sui drive sia da poveracci e quella sincronizzata sia sempre il massimo...bisogna considerare tanti fattori, ci sara' comunque una soglia di errore massima impostata da noi perche' se un asse rallenta sotto sforzo e gli altri lo seguono si crea comunque un problema di finitura che sara' certamente visibile.

ciao

[Pedro]

discorso piacevole, filosofico e complesso. Molto speculativo sicuramente ma senza parlare di sistemi da poveri o da ricchi, ci manca lo scontro sociale sui sistemi a loop chiuso e siamo finiti Poi ci tassano anche le righe ottiche o i visualizzatori

Dicevo, che un sistema può comunque funzionare benissimo anche a loop aperto basta che sia fatto a regola d'arte mentre un sistema a controllo di posizione fatto male fa solo casino. Ma tornando alla speculazione dei sistemi vari e dove si applica il controllo di posizione: un sistema che lavora in step anche se con i servo è comunque sempre un sistema poco lineare. Ovvio il perchè ma sottile invece la differenza con un sistema controllato in tensione sia lineare, anche se il controllo della posizione è discreto. Qui le differenze sono sottili ma ci sono. un conto è andare da A a B e controllare dove si è correggendo la posizione anche se la posizione è digitale un conto è andare da A a B facendo A+un infinitesimo, A+un altro infinitesimo e così via. Siccome abbiamo visto prima che c'è un sistema di retroazione ogni singolo maledetto step va a collidere con un controllo di cosa si fa. Mi spiego: se un motore ha un driver che risponde, diciamo tramite PID, ad un parti.-controlla-correggi-ferma o accelera si capisce che tende più ad avere microoscillazioni rispetto a un parti, correggi la velocità  rispetto all'errore momentaneo, ferma. Facendo un esempio è come se guidiamo l'auto con l'occhio sul contagiri e sul tachimetro, aggiustiamo istantaneamente, quasi insomma, il pedale dell'acceleratore in modo che abbiamo un processo costante, un vettore appunto. Diverso avere una auto con un comando tipo macchinina elettrica dei bambini, occhio non faccio il discorso sistema da ricchi o no...intendiamoci...a me interessa la teoria che poi uno funzioni alla fine meglio di un altro dipende come dice Zebra da tante cose, con il pedale che è un interruttore, va o non va.

[cncpaolo]

Ringrazio Zebra e Pedro per avere chiarito la domanda e per avere aggiunto nuove informazioni.

A me pero` e` rimasto il dubbio:
ma questi controller che fanno interpolazione sincronizzata tra gli assi,
e` solo un'ipotesi accademica o esistono anche nel mondo reale?
Chi li fa? Qualche esempio? Galil forse?

Anche se e` roba da ricchi , mica li devo comprare, e` solo per capire...

[syntronik]

Scusatemi se intervengo, ho appena postato una domanda a Zebrauno, poi "raspando" nel forum ho trovato
questa discussione, oggi mi hanno proposto degli step motor con scheda incorporata, come da foto allegata,
in pratica nella scheda ci sono già  i driver per lo step motor, ho visto funzionare quello da 5 AMP, e veramente
fà  impressione, ho anche cercato nel sito cinese, che fa gli step motor, ma non c'è ancora quello che vedete nella foto,
http://exmekmade.en.made-in-china.com/p ... 86YG-.html
cosa ne pensate??
saluti maurizio

[walgri]

In tema di stepper e loop chiuso: i driver KStep, nati per la KFlop, hanno un micropasso fisso, impostato a 16x. Mi chiedevo il motivo di questa scelta, in relazione al fatto che la coppia tipicamente disponibile in questa configurazione è molto inferiore ai dati di targa del motore.

Mi chiedevo se poi questa limitazione possa venire superata dal controllo in loop chiuso, visto che, se non capisco male, almeno ogni 16 u-step uno degli avvolgimenti del motore godrà  della piena alimentazione e quindi, immagino, coppia "quasi" piena (considerazioni sulla velocità  di rotazione a parte).