Sinamics S120 - arresto integrale regolatore velocità

[ken]

Buon giorno, ho un dubbio sul regolatore di velocità di un Sinamics S120 vector. Il drive in questione regola una briglia e per esigenze di regolazione devo escludere per alcune lavorazioni la parte integrale del regolatore di velocità.

Solitamente questa cosa veniva fatta con motori in continua e i drive utilizzati per questa cosa avevano la funzione esplicita integral defeat (arresto o esclusione della parte integrale del regolatore PI dell'anello di velocità).

in S120 (o comunque ambiente Siemens) la cosa non è molto chiara, mi spego meglio. in starter viene chiamata esclusione mentre sul manuale in inglese Hold. le cose sono ben diverse.

 

come si vede nell'immagine qui sopra ho collegato un bit all'ingresso del regolatore "arresta integratore"mi aspetto quindi che mettendo il bit a 1 il regolatore di velocità sia puramente proporzionale.

se guardo il manuale però:

vedo che il parametro viene chiamato hold (congela)

qualcuno di voi ha avuto esperienze in merito?

la seconda soluzione è quella di utilizzare la scalatura della parte integrale. scrivere 0 quando voglio l'esclusione e 100% quando invece mi serve.

Ringrazio chiunque mi darà suggerimenti.

 

[SandroCalligaro]

Purtroppo (che io sappia) non ci sono convenzioni precise sull'implementazione del regolatore PI, perciò è difficile capire questi schemi.

 

Se leggo bene il secondo schema (che mi sembra quello più completo, e venendo dal manuale mi dà più fiducia), n_ctrl integr_set val mi sembra un valore iniziale da impostare per la memoria dell'integratore, ed n_ctrl I_value scal dovrebbe essere invece la scalatura di quel valore.

Con p1477 mi aspetto che si forzi il caricamento del valore, con p1476 si blocca l'evoluzione dell'integratore.

Se fosse così, impostando il valore di se a zero e bloccando l'integratore si dovrebbe poter escludere la parte integrale.

 

Tra l'altro, cosa sarebbe banale se si utilizzasse la rappresentazione dei guadagni con Kp e Ki invece che Kp e tau. Per annullare l'integrale occorrerebbe infatti avere un tau infinito.

[Livio Orsini]

Quote

dei guadagni con Kp e Ki invece che Kp e tau

 

Questa è una mania germanica. Partono dal fatto che il tempo di integrazione è il tempo necessario all'integrale per raggiungere il valore del proporzionale, ad errore costante. Non solo usano questa rappresentazione, ma spesso legano proporzionale ed integrale , in modo tale che se vari il coefficiente di guadagno proporzionale si riperquote automaticamente sull'integrale. Con ovvia complicazione nell'ottimizzazione manuale dei coefficienti.

[SandroCalligaro]

Se chi fa la taratura ragiona in frequenza, per un sistema del primo ordine (o approssimabile al primo ordine) è comodo rappresentare i guadagni come Kp e tau, perché è più facile cambiare la banda e mantenere lo stesso rapporto tra zero e polo (ad esempio con cancellazione). Ognuno ha il suo modo di vedere le cose...

Purtroppo con la rappresentazione Kp e tau non si può annullare nè solo la parte integrale, nè solo quella proporzionale...

 

Poco tempo fa ho perso parecchio tempo su un problema (la teoria non collimava con la pratica, con una differenza clamorosa), per il semplice fatto che, storicamente, un certo regolatore nel controllo vettoriale era stato implementato in modo diverso dagli altri per poter imporre facilmente guadagno proporzionale nullo (mentre io davo per scontato che fosse uguale agli altri).

 

Un altro campo in cui la fantasia si è sbizzarrita è quello dell'anti-windup.

 

E' curioso vedere che, pur essendo il regolatore PI così tanto utilizzato, ci sono dei dettagli che sono poco considerati (anche nei corsi di controlli).

Ad esempio il fatto di moltiplicare per il guadagno integrale prima o dopo l'integrazione, anche se teoricamente sembra indifferente, fa differenza nel momento in cui si vogliono cambiare i guadagni al volo, oppure quando si vuole precaricare un valore.

 

[Livio Orsini]

Quote

Purtroppo con la rappresentazione Kp e tau non si può annullare nè solo la parte integrale, nè solo quella proporzionale...

 

Questo è già un discreto problema quando esegui l'ottimizzazione manuale, perchè la sequenza prevede l'escusione della parta integrativa e differenziale per ottimizzare il guadagno proporzionale.

Poi ti lascio immaginare il poveraccio che è abituato a tarare praticamente il regolatore PID, la fatica che dovrà fare se ad ogni ritocco della parte proporzionale gli varia anche il comportamento dell'integrale e viceversa.

 

Quote

Ad esempio il fatto di moltiplicare per il guadagno integrale prima o dopo l'integrazione, ...

 

Questo avviene perchè spesso ci si astrae dal processo reale e dalle anaalogie e modelli su cui si basa l'intelligenza umana.

Ad esempio per me è logico avere sempre le 3 compnenti completamente separate, anche perchè io considero la componente integrale con il concetto, caro ai regolieri USA, di azzeramento dell'errore che il vero scopo dell'integrale. Io poi ho sempre eseguito la moltiplicazione per il coefficiente e poi la sommatoria, proprio per le difficoltà che nascono negli aggiustaggi.

 

Poi non bisogna dimenticare che con il termine PID si indica un tipo di regolatore che è la somma di 3 azioni, ma queste 3 azioni, specialmente l'azione derivativa, possono essere "aggiustate" in differenti configurazioni secondo necessità. Ad esempio io uso spesso eseguire la derivata non sull'errore, ma sesulla reazione, ovvero usare il così detto "anticipo di reazione" in luogo dellla derivata classica. In questo modo evito gli interventi del derivatico sul cambio del valore di consegna.

[ken]

con p1476 si blocca l'evoluzione dell'integratore.

è come la vedo io. in ogni caso non è una cosa da fare con motore già in movimento, lo devo fare prima di farlo ruotare quindi "immagino" che se alzo il bit per p1476 l'integrale del regolatore resterà bloccato a zero.

 

quando proverò in campo vi dirò come sono realmente le cose...

[Livio Orsini]

Quote

quando proverò in campo vi dirò come sono realmente le cose...

 

Attendiamo il responso da campo, perchè con Seimens non si sa mai, son specialisti nel complicare la vita agli utilizzatori.

[SandroCalligaro]

Di solito in un azionamento (ma anche in un qualsiasi altro controllo), quando il controllo è disabilitato si continua a scrivere zero su tutte le memorie dei regolatori, quindi dovrebbe essere come dice Ken, ma finché non si prova...

[walterword]

per le briglie devi lavorare col controllo di coppia (o corrente , le leggi dal drive) in overspeed

[ken]

no, a me serve in questa maniera. il controllo di coppia lo uso in altre situazioni. questa regolazione è un'alternativa al controllo di coppia per briglie e nel mio caso (sembra) funzionare meglio. sarà tra un paio di mesi il verdetto sulla parte integrale.

[Livio Orsini]

Quote

questa regolazione è un'alternativa al controllo di coppia per briglie

 

Dipende dall'applicazione.

Il controllo in coppia, o con limite di coppia, nel caso di briglie e traini è più facile, ma in alcuni casi lavora meglio il controllo di velocità.

Dipende dalle applicazioni e dal amteriale.

[ken]

esatto, nella mia preferiamo questa soluzione. è una briglia che frena lamiera prima dell'avvolgitore regolato in velocità. agire sul limite di coppia va bene anche se ti chiede una compensazione delle inerzie fatta bene. la soluzione che adottiamo invece non lo richiede e aiuta in alcune situazioni particolari. senza andar troppo lontano da dove hai lavorato è una soluzione che arriva giusto da scs. si faceva col ct38.

[Livio Orsini]

Brigle e traini prima di un avvolgitore sempre in velocità per creare un punto fisso; eventualmente è l'avvolgitore da controllarsi in coppia: diretta o in limite.

Dai miei ricordi, proprio per quei convertitori, avevo fatto una scheda per realizzare i controlli di coppia degli avvolgitori, per un'azienda francese di pneumatici.

[ken]

riprendo per dire come è nella realtà. congela la parte integrale. se alzo il bit che ho collegato la parte integrale viene congelata all'ultimo valore. nel mio caso, partendo da motore disabilitato e, alzando il bit contemporaneamente alla marcia, ottengo quello che viene chiamato integral defat ovvero un regolatore di velocità puramente proporzionale. se dovessi alzare il bit col motore in moto congelerei la parte integrale e basta. se volessi ottenere lo stesso effetto dovrei resettarla attraverso altri parametri.

vedremo a breve col materiale.

[Livio Orsini]

Solitamente dopo ogni arresto si resetta l'integrale e si riparte con integrale a zero, quindi in proporzionale puro.

[ken]

esatto. è quello che volevo capire e che, sulla carta, non era chiarissimo

[ken]

anche col materiale la regolazione funziona. unico accorgimento quello già detto di alzare il bit per arrestare la parte integrale del regolatore a motore disabilitato 

[SandroCalligaro]

Diciamo che non resettare le varie memorie in un controllore (parti integrali, valori precedenti nei filtri, ecc) quando il controllo è disabilitato è un tipico errore che fa un neofita dell'implementazione.

In un controllore serio come Siemens, al 99% (quindi salvo casi particolari dove questo è necessario) tutte quelle variabili vengono resettate.

 

In alcuni drive mi pare sia prevista invece la possibilità di caricare un valore iniziale non nullo nella parte integrale del regolatore di velocità, cioè in pratica un particolare tipo di feed-forward (utile per esempio nel sollevamento).