Régulation en position dun moteur à courant continu Rubén Corral Edmond Gheury Jonathan...
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Régulation en position d’un Régulation en position d’un moteur à courant continumoteur à courant continu
Rubén CorralEdmond Gheury
Jonathan GoldwasserVincent Vanderminnen
Plan de la présentationPlan de la présentation
• Introduction
• Filtres de garde
• Boucle de vitesse
• Boucles de position
• Génération de trajectoires
• Emballement du régulateur
• Problèmes rencontrés
• Conclusions et perspectives
IntroductionIntroduction
• Moteur à courant continu Maxxon• Entrée :
– Consigne de courant
• Sorties :– Vitesse– Position fine– Position approchée
• Perturbation :– Frein
• Régulation interne en courant• Travail autour d’un point de fonctionnement
Filtres de garde (1)Filtres de garde (1)
•Evitent le repliement spectral
•Dimensionnement :– Constante de temps principale Tf>T0/2– Tg = 0.5 * Tf : pas assez rapide– Filtre dimensionné de manière plus
stricte
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4Step Response
Time (sec)
Am
plitu
de
Filtres de garde (2)Filtres de garde (2)
0 1 2 3 4 5 6 70
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4Step Response
Time (sec)
Am
plitu
de
Boucle de vitesse (1)Boucle de vitesse (1)
•Dimensionnement
•Simple régulateur proportionnel
•Erreur de consigne importe peu
•Rapidité importe
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
Boucle de vitesse (2)Boucle de vitesse (2)
-4 -3 -2 -1 0 1-3
-2
-1
0
1
2
3
Real Axis
Root Locus Editor (C)
-150
-100
-50
0
50
G.M.: 17.2 dB Freq: 1.4 rad/secStable loop
Open-Loop Bode Editor (C)
10-2
10-1
100
101
102
-270
-180
-90
0
P.M.: 147 deg Freq: 0.133 rad/sec
Frequency (rad/sec)
Boucle de vitesse (3)Boucle de vitesse (3)
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 50002
2.5
3
Iteration
Vite
sse
ConsigneVitesse
Boucle de vitesse (4)Boucle de vitesse (4)
Boucles de position (1)Boucles de position (1)
•Dimensonnement en continu puis c2d•Boucle P et boucle P+I• Instabilité si P+I directement•Zéro pour compenser le pôle le plus
lent• Intégrateur dans la simulation pour
modéliser le capteur de position– Step sur le système régulé en vitesse– Gains statiques
Boucles de position (2)Boucles de position (2)
-10 -5 0 5 10-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
Real Axis
Root Locus Editor (C)
-150
-100
-50
0
50
G.M.: Inf Freq: NaN Unstable loop
Open-Loop Bode Editor (C)
10-1
100
101
102
-360
-270
-180
P.M.: -60.1 deg Freq: 1.82 rad/sec
Frequency (rad/sec)
0 5 10 15 20 250
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Boucles de position (3)Boucles de position (3)
-10 -5 0 5 10-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
Real Axis
Root Locus Editor (C)
-200
-150
-100
-50
0
50
G.M.: 13.3 dB Freq: 0.719 rad/secStable loop
Open-Loop Bode Editor (C)
10-2
10-1
100
101
102
-360
-270
-180
-90
P.M.: 72.9 deg Freq: 0.172 rad/sec
Frequency (rad/sec)
Boucles de position (4)Boucles de position (4)
Génération de trajectoires (1)Génération de trajectoires (1)
•Données :– Accélération– Point de fonctionnement (vitesse)– Décélération– Durée– Fréquence d’échantillonnage
•Trajectoire déduite du profil de vitesse (intégration)
Génération de trajectoires (2)Génération de trajectoires (2)
0.5 1 1.5 2 2.5 3
x 104
0
0.5
1
1.5
2V
itess
e
0.5 1 1.5 2 2.5 3
x 104
0
1
2
3
4
5x 10
4
Pos
ition
Temps (s)
Génération de trajectoires (3)Génération de trajectoires (3)
0 1 2 3 4 5 6
x 104
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Iteration
Pos
ition
ConsignePosition
Emballement du régulateur (1)Emballement du régulateur (1)
•Nécessité d’un système anti-emballement :– Passage automatique/manuel– Prise en compte de la saturation
•Dimensionnement– Idée : créer une nouvelle consigne w* qui
tient compte de l’importance et de l’endroit de la non-linéarité
0 5 10 15 20 25 30
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
Temps (s)
Pos
ition
Emballement du régulateur (2)Emballement du régulateur (2)
•Passage manuel/automatique après 5s
Emballement du régulateur (3)Emballement du régulateur (3)
•Prise en compte de la saturation
0 5 10 15 20 25
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Temps (s)
Cou
rant
(A
)
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
Cycle
VitessePositionCommandeConsigne
Schéma final de régulationSchéma final de régulation
Problèmes rencontrésProblèmes rencontrés
•Saturation du calculateur
•Frottements, importance du point de fonctionnement
•Position remise à zéro
•Fréquence d’échantillonnage fonction du nombre de lignes de code
Conclusions et perspectivesConclusions et perspectives
•Régulation satisfaisante mais loin d’être parfaite
•Effet intégrateur trop faible ?
•Filtres de garde ralentissent la régulation
• Incertitude liée au capteur de position