Schema Generale Pid Siemens

[birkof]

ciao a tutti,

ho letto con molto interesse le discussioni sui PID Siemens. In questo momento ho sottomano un azionamento Siemens MASTERDRIVE e vorrei riuscire a capire com'e' fatto il PID interno. Lo schema di massima del PID siemens si avvicina a quelli presenti nel documento di Livio Orsini sulla regolazione? A quale si avvicina di piu'?

Grazie per l'attenzione

[Livio Orsini]

La tua ciriosità è ua curiosità di molti

No non penso proprio che assomilgli ai miei, se non che esiste una parte proporzionale, una integrale ed una derivativa. Credo che sia del tipo in cui il tempo di integrale è legato al guadagno proporzionale.

Io li vedo um po come UCAS (ufficio complicazioni affari semplici), ma questo vale per tutta Siemens

[emanuele.croci]

Ciao,

In effetti nel Masterdrive ci sono per lo meno 2 PID (anello di posizione e anello di velocità) e sono diversi tra loro; non so a quale ti riferisci.

Comunque se guardi nei "function diagram" (ad es. "position control" è la scheda N.340 nel mio manuale) è spiegato molto bene.

Magari serve un po' di pratica per capire i function diagram però ne vale la pena.

Ovviamente non è lo stesso PID che trovi come FB di sistema nel S7-300 e nemmeno il PID di Livio.

Tutti comunque si somigliano perché derivano dallo stesso concetto di base del regolatore PID.

Ma in fondo, una volta capito il concetto, cosa importa a chi somiglia di più...?

Ciao, Emanuele

[Livio Orsini]

..Comunque se guardi nei "function diagram" (ad es. "position control" è la scheda N.340 nel mio manuale) è spiegato molto bene.

Si il diagramma è chiaro, ma sono anche convinto che non dica tutto. E' proprio la parte "non pubblica" quella più qualificante.

Comunque dal punto di vista dell'utilizzatore, che deve solo ottimizzarne il funzionamento, poco importano i dettagli dell'algoritmo.

[birkof]

Il fatto e' che mi e' stato chiesto di realizzare un modello in Simulink. il modelo della parte meccanica e' piuttosto semplice, mentre dentro il masterdrive non so proprio cosa ci sia (esagero un po' :-) ). Credo che la struttura dei regolatori di tutti e tre i loop (posizione, velocita', corrente) sia simile. Sono daccordo anch'io che la forma precisa dell'algoritmo PID Siemens non e' poi cosi' importante ma volevo riuscire ad avere il maggior numero di informazioni. Grazie Emanuele per la risposta, ma a quale manuale ti riferisci?

Per informazione, io ho ipotizzato un algoritmo PID di questo tipo (uguale per tutti e tre i regolatori):

Funzione di trasferimento PID in s = Kp*(1+1/(Ti*s)+Td*s/(s*Td/N + 1))

In prima approssimazione, puo' assomigliare a quello che sto cercando?

Grazie ancora per il vostro aiuto.

[beppeconti]

Di solito gli anelli di posizione nei posizionatori assi lavorano in PD (I=0) con la componente derivativa che lavora in feed-forward.

CIAo

[beppeconti]

L'anello di posizione nel Masterdrive Siemens è un PI con la componente integrale che di default è disattivata. In aggiunta per migliorare la regolazione è possibile (direi consigliabile) collegare un preregolatore di velocità che penso sia +o- equivalente ad una derivata in feed-froward e che va a somarsi all'uscita del regolatore di posizione.

CIAo

[Livio Orsini]

Per curiosità, Beppe Conti, cosa intendi per derivata in feed forward? Se è quello che immagino io ragionando sui termini usati (ma spero di sbagliare) è una cosa brutta, da non farsi.

Per birkof

Per quanto rigurda la modellizzazione in simulink, non conoscendo i dettagli interni, io tradurrei tutti il convertitore con un ritardo ed un guadagno, per l'anello di velocità. Per l'anello di posizione anche.

Se ci ragioni sopra bene, vedrai che è la modellizzazione grossolana più aderente alla realtà.

[beppeconti]

Per curiosità, Beppe Conti, cosa intendi per derivata in feed forward?

Proporzionale e Integrale lavorano sull'errore di posizione (Set-Eff), la derivata lavora sul profilo di posizione (Set).

CIAO

[birkof]

Per quanto rigurda la modellizzazione in simulink, non conoscendo i dettagli interni, io tradurrei tutti il convertitore con un ritardo ed un guadagno, per l'anello di velocità.

Cioe' moltiplico l'errore per un guadagno e un ritardo in serie?

La stessa cosa la faccio per tutti e tre gli anelli di controllo?

Grazie

[Livio Orsini]

Proporzionale e Integrale lavorano sull'errore di posizione (Set-Eff), la derivata lavora sul profilo di posizione (Set).

Stai dicendo che se cambi set point di posizione si ha un effetto derivativo?

Se è così è molto brutto! Anzi proprio per evitare questo effetto si tende ad usare il derivativo non sull'erroe, ma sulla reazione.

Cioe' moltiplico l'errore per un guadagno e un ritardo in serie?

No! Cosideri il blocco convertirore come un amplificatore (guadagno) con un ritardo. Cerco di chiarire con un esempio. Ammetti di avere un convertitore che accetta un riferimento di velocità 0-10v, l'uscita del convertitore pilota un motore con accoppiata un enncoder che traaduce la posizione. Il tuo anello esterno di posizione genererà un riferimento di velocità compreso tra 0-10v in funzione del profilo di velocità previsto. Nel tuo modello questo riferimento lo applichi ad un blocco che genera una frequenza equivalente a quella che avrebbe l'encoder, con un ritardo. Per esempio se a 10v corrispondono 50.000Hz se tu applichi un gradino da 0 a 10v avrai una frquenza che passa da 0 a 50kHz dopo un tempo t. Puoi decidere se avere una variazione a gradino i a rampa. In prima appossimazione puoi anche andare a gradino se il tempo di risposta reale è trascurabile rispetto al resto del processo (caso improbabile) altrimenti lo suddividi in gradini elementari facendo un generatore di "staircase" cioè rampa a gradini

[beppeconti]

Stai dicendo che se cambi set point di posizione si ha un effetto derivativo?

No, per Set intendo il profilo di posizione che genera il posizionatore, per esempio durante un posizionamento da un punto ad un altro. La derivata di questo profilo viene chiamata feed-forward (almeno io l'ho sempre chiamata cosi), non è una derivata sull'errore ma sul profilo di posizione.

CIAO

[birkof]

Per Livio,

Cosideri il blocco convertirore come un amplificatore (guadagno) con un ritardo.

Scusami ma ho ancora qualche dubbio..

in pratica considero l'anello di corrente del Masterdrive "quasi ideale" ovvero insegue il riferimento di corrente in maniera quasi perfetta, solo con un leggero ritardo. Il riferimento proveniente dall'anello piu' esterno lo moltiplico per un guadagno e lo applico (con un ritardo) al motore come tensione di armatura. E' corretto quanto dico?

Indicativamente quanto potrebbe essere questo ritardo (ho rampe di velocita' richieste 0-2000rpm in es. in 0.5s, il mio motore e' brushless da 38Nm)?

Grazie ancora per l'aiuto

[Livio Orsini]

La derivata di questo profilo viene chiamata feed-forward (almeno io l'ho sempre chiamata cosi), non è una derivata sull'errore ma sul profilo di posizione.

Adesso ho capito il qui pro quo. Quello che tu chiami derivata del feed forward è conosciuto, comunemente, come anticipo di reazione. Ha il medesimo effetto della derivata sull'errore, per quanto riguarda l'errore, ma è insensibile alle variazioni di set point. In questo modo si evita la saturazione del regolatore per grandi variazioni a gradino di set point.

Il feed forward è il riferimento diretto. Se il feed forward fosse perfetto non sarebbe necessario avere il correttore PID. Un buon generatore di feed forward rende il sistema estramamente pronto e reattivo.

X Birkof

Allora sun un convertiore a tyristori CA-->CC, se buono e ben tarato, puoi considerare che, applicando un gradino di riferimento di corrente pari al 50%, dopo 13.33 ms la corrente è a regime. Te lo esemplifico. Convertitore da 100A. riferimento di corrente 10v => corente 100A. Gradino di 5v, dopo 13.33 ms la corrente di armatura del motore è pari a 50A senza sovra e sotto eleongazioni.

Un buon brushless ben tarato, dovrebbe essere più pronto.

Se sei sicuro che il tuo sistema segue le rampe 0-2000 rpm in 0.5s puoi benissimo fare un un'ico blocco dove dando in ingresso 10v ( o il numero corrispondente alla massima velocità) in uscita hai una velocità angolare che varia da 0 a 2000 rpm con quel ritardo (rampato ==> integrando un differenziale di omega secondo il tempo di campionamento che hai previsto).

[beppeconti]

Grazie per la precisazione.

[birkof]

Grazie per l'aiuto. Questi suggerimenti mi saranno molto utili.

[Livio Orsini]

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[birkof]

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