Formazione Del Fuso - Come controllare un ballerino variando la velocità di avvolgimento

[Foca]

I folk,

Mi trovo alle prese con il controllo di un ballerino

a me piuttosto ostico.

Si tratta di una filanda, che x chi non lo sa, è la

macchina con la quale si ottengono i fusi (l'arcolaio della bella addormentata nel bosco).

Praticamente si tratta di avvolgere un filo, su di un'anima, con un guidafilo

che "spalma" la tirata sull'anima seguendo una profilo di camma

che alla fine consente di ottenere la forma tipica del fuso.

(Un cono con la base verso l'alto, con sopra un colindro ed infine un cono con la base verso il basso).

Il filo prima di arrivare al fuso passa sopra un ballerino che funge da molla mantenendolo

in tensione.

L'obbiettivo è quello di regolare la velocità di avvolgimento al fine di mantenere il ballerino

nella posizione voluta (impostabile).

Ho realizzato un modello matematico del fuso che ritorna il diametro attuale, in funzione

della posizione del guidafilo, così, conoscendo la velocità di linea, riesco

a realizzare un sincronismo fra avvolgimento e master (il master è un carro che avvicinandosi ai fusi

alimenta l'avvolgimento).

Un algoritmo PI "dovrebbe" correggere le imperfezioni del modello matematico e realizzare la "perturbazione" iniziale

per portare il ballerino in posizione.

Dico dovrebbe xchè in realtà non riesco ad ottenere un risultato accettabile, ovverosià passo da grande instabilità

ad assenza di correzione.

La domanda è se qualcuno si è già trovato ad affrontare un problema simile e ha

dei consigli sulla tecnica di regolazione e magari anche sul modello matematico.

P.S.

Tutta la regolazione non dura più di 2 secondi, il tempo necessario al carro per percorrere la distanza fino ai fusi, poi

il carro riparte in direzione opposta e così via.

I motori sono tutti brushless tranne l'avvogitore che è un motore DC.

Sto utilizzando un motion controller G&L analogico, l'algoritmo di regolazione del ballerino viene richiamto con servo tick di 4ms.

Mi scuso x la poca chiarezza è + difficile da spiegare che da capire.

Ciao..............

[Livio Orsini]

"Foca" visto che sei un nuovo utente, anche se il tuo primo mesaggio risale al 2004, un preambolo generale

Il regolamento vieta l'uso di abbreviazioni tipo SMS o CHAT. Scrivere "x" in luogo di "per" o "+" in luogo di "più", e via elencando, non fa guadagnare molto, vista anche la lunghezza del messaggio. Per contro l'uso di queste abbreviazioni rende il messaggio meno comprensibile e, fattore non trascurabile, può essere molto irritante per qualcuno (come il sottoscritto ). Anche saluti come "I folk" (ma si scrive Hi folk) possono essere usuali su forum USA, ma PLCForum è un forum Italiano in lingua italiana, quindi sarebbe più giusto un normale "buongiorno", o magari un "Ciao a tutto il forum", etc.

Vieniamo ora al problema.

Immagino che il filatoio sia del tipo con i fusi fermi ed il carro mobile e non il contrario come nei vecchi modelli, ma questo non ha molto a che vedere con il ballerino.

Nel tuo lungo messaggio mancano però dei dati importanti come la velocità del materiale ed il raporto dei diametri.

Dovresti dire anche come ti calcoli il diametro istantaneo.

L'impressione che ho ricavato dalla tua descrizione è che ci sia qualche complicazione di troppo nel tuo modello che genera il feed forward. Questo può causare linstabilità perchè la parte PI si trva a correggere in contrasto con il vero andamento dell'errore.

Prova a darmi qualche indicazione in più su velocità, diametri e su come li stimi.

Modificato: 14 gennaio 2009 da Livio Orsini

[Foca]

Chiedo scusa per le abbreviazioni e vezzi vari

non era sicuramente mio scopo quello di irritare qualcuno

tantomeno Livio che stimo particolarmente anche se

non ci conosciamo (visto spesso il forum da anonimo)

Il filatoio è a carro mobile

La velocità obbiettivo è circa 4mt/sec, adesso andiamo a circa 2/2.5 mt/sec

Il diametro dell'anima vuota, che è un cono, (inizio fusata) va da 20mm a 10mm

Alla fine della fusata il diametro del fuso è 50mm

L'operatore imposta l'altezza della "scolmatura" (l'altezza del cono inferiore)

e l'altezza del fuso (altezza del cilindro centrale)

Convertendo il titolo del filo da metrico a texano e conoscendo la densita del filato

si riesce a sapere con un po di approssimazione il diametro del filo

Conoscendo i diametri teorici finali del fuso, mi calcolo il volume del filo.

Conoscendo il diametro del filo mi calcolo il volume di una tirata

e di conseguenza di quante tirate ho bisogno per concludere la fusata.

Il guidafilo parte sempre dal diametro massimo e conclude la sua corsa sull'anima del fuso;

di tirata in tirata si alza di un gradiente calcolato in base all'altezza finale che dovrà avare il fuso

Conoscendo la forma teorica finale del fuso e l'altezza proiettata sul fuso dal guidafilo

riesco a sapere il diametro massimo della tirata attuale, conosco anche il diametro dell'anima alla fine della corsa del guidafilo

quandi applicando la funzione della retta che passa per due punti mi ricavo il diametro attuale in funzione della posizione del guidafilo

Ogni 10 tirate non applico nessuna correzione al ballerino con l'obbiettivo di capire, controllando la differenza fra la posizione di partenza

e quella di arrivo del ballerino, se l'andamento del fuso è quello voluto e applicare eventualmente una correzione al gradiente di incremento

del punto di partenza del guidafilo.

Grazie per l'attenzione

Ciao.........

[Livio Orsini]

Due domande:

1 - Hai la possiiblità di conoscere la velocità reale del materiale? Hai la possibilità di conoscere la velocità reale del fuso?

Se la risposta è si ada entrambe le domande potresti verificare il diametro reale del fuso nella posizione incui ti trovi

Se ho capito correttamente il ballerino lo usi per avere una tensione costante del tiro, variando la velocità angolare del fuso.

In queste applicazioni la regolazione è essenzialmente di feed forward con correzione P(I)D. L'integrale deve essere molto veloce, deve mantenere un valore prossimo al nullo e serve essenzialmente per correggere il feed forward.

Modificato: 14 gennaio 2009 da Livio Orsini

[Foca]

Potresti spiegarmi meglio come verificare il diametro

conosco entrambe le velocità.

Il ballerino serve per tenere sempre in tensione costante il filo

(è comandato da un motore brushless in velocità con coppia molto limitata)

ma, correggendo la velocità periferica del fuso, devo portarlo e mantenerlo in una posizione voluta.

Grazie ancora per l'interessamento

[Livio Orsini]

Potresti spiegarmi meglio come verificare il diametro

Semplice il diametro è funzione del rapporto delle due velocità per una costante che dipende dalla macchina

(è comandato da un motore brushless in velocità con coppia molto limitata)

Fammi capire se ho...capito.

Il ballerino è mantenuto in posizione da un motore? Oppure è il materaile che mantiene il ballerino in posizione grazie alle differenze di velocità tra materiale fornito e materiale in avvolgimento ?

Modificato: 14 gennaio 2009 da Livio Orsini

[Foca]

E' il materiale che mantiene in posizione il ballerino

che, comandato da un motore brushless con coppia limitata, tende a contrastare l'azione

del materiale

Per quanto riguarda la verifica del diametro, ti ricordo che il diametro non è costante

essendo la parte di fuso interessata, un tronco di cono

inoltre il materiale arriva a velocità costante (rampa di acc e dec escluse)

e la velocità di avvolgimento deve essere variata per controllare il ballerino

[Livio Orsini]

comandato da un motore brushless con coppia limitata..

A parte il costo di un'azionamento brushless, che garanzia hai che non ci siano disturbi di coppia?

I vecchi, che poi non eran del tutto stupidi, si fidavano del peso per queste cose . Ma queste son altre considerazioni. Io però un controllo sull'azionamento ballerino lo farei. Un conto è la coppia statica erogata, ben altro è quella dinamica, specialmente con transitori rapidi come quelli richiesti dall'applicazione

ti ricordo che il diametro non è costante

Appunto, se no che ragione ci sarebbe di misuralo?

materiale arriva a velocità costante (rampa di acc e dec escluse) e la velocità di avvolgimento deve essere variata per controllare il ballerino

Per l'appunto. Ma questo consente di misurare il diametro: materiale avvolto in rapporto alle rivoluzioni, o frazioni, del fuso.

Il ballerino in queste applicazioni deve fungere, per prima cosa, da volano per evitare le variazioni di tensione del materiale, poi come correttore di velocità. Ma questa funzione deve essere solo un aiuto al feedforward.

Molto proporzionale, poco integrale derivativo, meglio se anticipo di reazione, il minimo indispensabile.

Modificato: 14 gennaio 2009 da Livio Orsini

[Foca]

Buongiorno,

Credo di aver compreso la strategia consigliata di controllo

(Feed forward con PI(D), prevalentemente proporzionale a correzione)

volevo però verificare se ho compreso l'aspetto riguardante il calcolo del diametro.

Se ho capito bene il diametro è funzione del rapporto fra la lunghezza della

tirata ed il numero di giri necessari ad avvorgerla, e questo e piuttosto chiaro.

Il materiale , però, è avvolto su di un tronco di cono, quindi, il diametro che ricavo

è il diametro "medio" del tronco di cono, il diametro, cioè, a metà dell'altezza ??.

Se si, conoscendo il diametro superiore (diametro dell'anima su cui è avvolto il filo), posso

allora conoscere il diametro su tutta l'altezza del tronco di cono e la cosa mi piace molto!!!!

ti prego dimmi che è così

Grazie infinite per l'interessamento

Ciao..................

[Livio Orsini]

è il diametro "medio" del tronco di cono, il diametro, cioè, a metà dell'altezza ??.

Non solo, se il tuo sistema ha sensori (encoders) che ti consentono la misura delle rotazioni del fuso e la misura della lunghezza del materiale puoi conoscere il valore istantaneo del diametro.

Con le informazioni che dai non posso andare oltre; per poter consigliare una strategia piuttosto che un'altra è indispensabile, in un controllo abbastanza sofisticato come questo, conoscere l'applicazione nei dettagli anche meccanici.

Un consiglio, comunque, mi sento in dovere di dartelo, anzi di ripeterlo. Controlla e verifica molto bene gli azionamenti che mantengono in tensione il ballerino.