EPOS4 : Contrôle à double boucle (Dual Loop Control)

Sujet :

• Qu'est-ce qu'un "contrôle à double boucle" (Dual loop control) ?
• Quel est l'avantage d'un "Dual loop control" ?
• Comment fonctionne le "Dual loop control" d'EPOS4 ?
• Comment configurer un "Dual loop control" ?

Notions de base sur le "Dual loop control"

Le positionnement des charges mécaniques est généralement traité par une boucle de contrôle de position PID avec un codeur monté sur l'arbre du moteur comme capteur de retour.

Dans les cas où des réducteurs, des broches ou des systèmes de courroie sont utilisés pour transmettre la rotation du moteur à la charge, le jeu ou l'élasticité de ces éléments peut avoir un impact négatif sur les performances et la précision de la position de la charge ou la charge peut même osciller à sa position cible. De tels impacts peuvent être surmontés pour la plupart des conceptions de système par ce que l'on appelle un "Dual loop control". Un codeur supplémentaire est ajouté du côté de la charge pour mesurer directement la position de la charge qui est alors intégrée dans la boucle de contrôle.

Le moteur et le codeur de la charge sont tous deux utilisés par une "Dual loop control" comme capteurs de rétroaction pour améliorer les performances et la précision du mouvement et de la position de la charge et pour supprimer les effets négatifs (par exemple, le jeu, l'élasticité) causés par les imperfections du système mécanique. 

Il y a en fait trois boucles de contrôle présentes (y compris le "Current control loop"). Le terme "Dual loop control" fait simplement référence aux deux boucles de contrôle qui utilisent un encodeur monté du côté de la charge (-> "Main loop") et un codeur monté sur l'arbre du moteur (-> "Auxiliary loop").

Vous trouverez plus de détails sur le "Dual loop control" de l'EPOS4 dans les documents suivants :

• Version allemande et anglaise ci-jointe d'un document technique.
• Chapitre "10 Dual Loop Control" du document "EPOS4 Application Notes Collection".

Résolutions d'encodeurs recommandées :

• Codeur d'arbre moteur
  Le codeur qui doit être monté de manière rigide sur l'arbre du moteur est utilisé pour la commande orientée champ (FOC = field oriented control) dans le cas d'un moteur sans balai et comme dispositif de retour de la boucle de commande auxiliaire interne du Dual Loop control. La recommandation générale est d'avoir un codeur monté sur l'arbre du moteur avec au moins 500 cpt. Il existe même des 1024 cpt. souvent utilisés en standard.
  
  
• Codeur de l'arbre de sortie (de la charge)
  La recommandation générale est d'utiliser un codeur qui a une résolution au moins 2 à 4 fois supérieure à la précision de positionnement de la charge requise par l'application.
  Example 1 :
  Si vous attendez une précision de positionnement du côté de la charge de 0,1°, le codeur monté sur la charge ou sur l'arbre de sortie de la chaîne cinématique doit avoir une résolution d'au moins 0,025°.... 0,05° correspondant à un codeur incrémental en usage de typ. 2048 ou 4096 cpt. ou un codeur absolu avec une résolution de 13 ou 14 bits par tour.
  Example 2 :
  Si vous disposez d'une règle linéaire et que vous souhaitez obtenir une précision de position de 0,1 mm, la résolution de la règle linéaire doit être typiquement d'au moins 0,025 ... 0,05 mm.

Vous trouverez plus d'informations sur le choix d'un codeur et d'autres aspects connexes dans le document suivant du Centre de support :

• Which encoder resolution should be chosen?

Configuration d'un "Dual loop system"

La configuration des codeurs et des réducteurs utilisés par une "Dual loop control" peut être effectuée facilement par l'assistant "Startup" d'EPOS Studio.

• Le rapport total du réducteur entre le codeur de l'arbre du moteur et le codeur du côté de la charge doit être configuré avec précision.
  
  Faites également attention à la présence d'un changement de direction dû à la mécanique et au réducteur entre les deux codeurs et configurez-le en conséquence.
  
  
• Les capteurs de retour utilisés, montés sur l'arbre du moteur et le côté de la charge (= "On gear") doivent être configurés correctement (c'est-à-dire le type de codeur, la résolution, etc.).
  
  Il peut y avoir "Digital incremental encoders", "Analog Incremental encoders (Sin/Cos)", ou "SSI encoders" sélectionnés et assignés au moteur ou au côté de la charge.
  
  
• "Dual loop position controller" doit être sélectionné.
  

Évaluation et réglage des paramètres du "Dual loop control"

Le logiciel de mise en service EPOS4 "EPOS Studio" dispose d'un assistant "Regulation Tuning" intégré pour l'évaluation et le réglage automatiques des paramètres complexes de l'algorithme de "Dual loop control".

Les diagrammes de Bode enregistrés de la fonction de transfert de la chaîne cinématique peuvent être exportés. Ces données peuvent être utilisées pour une analyse experte ou servir de base à l'optimisation manuelle des paramètres en fonction des exigences spécifiques de l'application.

Documents connexes traitant également des aspects "Dual loop" :

• Which encoder resolution should be chosen?