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如何不設計液壓伺服系統。

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  • TA的每日心情
    開心
    2017-1-29 23:32
  • 簽到天數: 58 天

    [LV.5]常住居民I

    跳轉到指定樓層
    1#
    發表于 2018-10-27 00:14:17 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
    我的新液壓系統。
    整個夏天,我們聘請了一名大學生設計液壓系統。 目標是使固有頻率小于10且阻尼系數小于0.5。 自然頻率和阻尼因子越低越好。 我想要一個系統,即使不是不可能,使用具有速度和加速度前饋的PID優化閉環增益以獲得良好的運動也是非常困難的。
    學生達到了目標。

    最終結果是一個系統,當收縮時,每伏特每秒約5英寸,每延伸一英寸每秒。
    天然頻率約為6.4赫茲,阻尼系數約為0.15,極低。

    除非加速度非常低,否則這種液壓伺服系統幾乎不可能優化控制器增益。


    How Not to design a hydraulic servo system.

    My New Hydraulic System.
    Over the summer we hired a college student to design a hydraulic system.   The goal was to have a natural frequency less than 10 and a damping factor less than 0.5.   The lower the the natrual frequency and damping factor the better.   I wanted a system that would be extremely difficult if not impossible to optimize the closed loop gains for good motion using a PID with velocity and acceleration feed forward.
    The student met the goals.

    The end result is a system with a can of about 5 inches per second per volt when retracting and 5.7 inches per second per volt when extending.
    The natrual frequency is about 6.4 Hz and the damping factor about 0.15 which is extremely low.

    This hydraulic servo system is almost impossible to optimize controller gains unless the accelerations are very low.

    IMG_20181025_161130035.jpg (2.29 MB, 下載次數: 41)

    如何不設計液壓伺服系統。

    如何不設計液壓伺服系統。
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    該用戶從未簽到

    2#
    發表于 2018-10-27 21:07:53 | 只看該作者
    是一篇英文翻譯?給我們看什么呢
  • TA的每日心情
    開心
    2017-1-29 23:32
  • 簽到天數: 58 天

    [LV.5]常住居民I

    3#
     樓主| 發表于 2018-10-28 01:01:05 | 只看該作者
    我的中國人很窮。 我說英語。
    我用英文寫作,用電腦翻譯成中文。
    然后我用電腦將中文翻譯成英文,看看意思是否有所改變。

    有時計算機翻譯很差。 有時會忘記翻譯“不”這個詞。 這改變了我想說的意思。 我真正想說的是用英文寫的。

    過去,我有來自中國的人工翻譯來幫助糾正計算機錯誤。 現在我沒有。

    圖中的液壓系統用于培訓學生。 設計是有意的。 使用反復試驗很難控制。

    My Chinese is poor.  I speak English.
    I write in English and use a computer to translate to Chinese.
    Then I use the computer to translate the Chinese back to English to see if the meaning changes.

    Sometimes the computer translation is poor.  Sometimes it forgets to translate the word 'not'.  This changes the meaning of what I am trying to say.  What I really meant to say is written in English.

    In the past I had human translators from China to help correct the computer errors.  Now I do not.

    The hydraulic system in the picture is for training students.  The design is intentional.  It is very difficult to control using  trial and error.




    補充內容 (2019-2-21 11:28):
    更正
    我的普通話很窮。 我說英語。
  • TA的每日心情
    開心
    2015-2-17 03:29
  • 簽到天數: 2 天

    [LV.1]初來乍到

    4#
    發表于 2018-10-28 12:50:57 | 只看該作者
    本帖最后由 數字液壓 于 2018-10-28 13:04 編輯
    PEN 發表于 2018-10-28 01:01
    我的中國人很窮。 我說英語。
    我用英文寫作,用電腦翻譯成中文。
    然后我用電腦將中文翻譯成英文,看看意 ...

    Pen先生很認真,值得贊揚!

    的確有時Google和百度等的機器翻譯差強人意,僅僅會從字面進行翻譯而沒有語意語境的修正,這會讓很多翻譯后的內容與實際想表達的產生很大差異。

    Pen先生,給您推薦一個翻譯水平較高的,帶有部分語意調整的翻譯——騰訊翻譯君,通過翻譯您相同的英文到中文,顯然比您現在使用的Google要更符合您要表達的意思,尤其是第一句,Google和百度翻譯出來的內容很讓人產生誤解,但“騰訊翻譯君”(https://fanyi.qq.com)則很準確的表達了Pen先生的原意。

    以下是翻譯內容:

    我的中文很差。我會說英語。
    我用英語寫作,用電腦翻譯成中文。
    然后我用電腦把中文翻譯回英文,看看意思是否變了。
    有時電腦翻譯很差。有時它會忘記翻譯“不”這個詞。這改變了我想說的意思。我真正想說的是用英語寫的。
    在過去,我有來自中國的人工翻譯來幫助糾正計算機錯誤,F在我不想了。
    圖中的液壓系統是用來訓練學生的。。用試錯法很難控制。

    另外發現“微信”(英文App應該叫:weichat)自帶的翻譯具有語意修正(AI的典型應用),更準確的表達了原文的意思,見下面文字和截圖:
    =============================================
    我的中文不好。我說英語。
    我用英語寫作,并用計算機將其翻譯成中文。
    然后我使用電腦把中文翻譯回英文,看看意思有沒有改變。

    有時計算機翻譯很差。有時會忘記翻譯“not”這個詞。這改變了我想說的意思。我真正想說的是用英語寫的。

    過去,我有中國的翻譯人員幫助糾正計算機錯誤,F在我沒有了。

    圖中的液壓系統是為培養學生而設計的。這個設計是故意的。用試錯法來控制是很困難的。
    =============================================





  • TA的每日心情
    慵懶
    2016-2-27 10:51
  • 簽到天數: 8 天

    [LV.3]偶爾看看II

    5#
    發表于 2018-10-28 20:22:13 | 只看該作者
    樓主這系統的固有頻率低,是否故意的?
    Is the low natural frequency of the system an intension of Mr. Pen?
  • TA的每日心情
    開心
    2017-1-29 23:32
  • 簽到天數: 58 天

    [LV.5]常住居民I

    6#
     樓主| 發表于 2018-10-29 00:21:48 | 只看該作者
    是的,設計是有意的。

    使用具有速度和加速度前饋的PID很難控制負載。

      如果加速和減速非常慢,帶速度和加速度前饋的PID可以控制該系統。 慢動作通常是不可接受的。 我們有培訓課程,我們教學生如何優化困難的系統。

    液壓伺服系統應設計成具有比加速頻率高得多的固有頻率。
    系統的固有頻率應該比加速頻率高大約四倍。

    http://www.mindbodyom.com/thread-63339-1-2.html
  • TA的每日心情
    慵懶
    2016-2-27 10:51
  • 簽到天數: 8 天

    [LV.3]偶爾看看II

    7#
    發表于 2018-10-31 01:39:01 | 只看該作者
    PEN 發表于 2018-10-29 00:21
    是的,設計是有意的。

    使用具有速度和加速度前饋的PID很難控制負載。

    若加速度是5米/s^2,如何找出加速頻率?
    If the acceleration is 5m/s^2, how to find out the acceleration frequency?
  • TA的每日心情
    開心
    2017-1-29 23:32
  • 簽到天數: 58 天

    [LV.5]常住居民I

    8#
     樓主| 發表于 2018-11-3 00:53:20 | 只看該作者
    本帖最后由 PEN 于 2018-11-3 00:55 編輯

    加速頻率不僅由加速度決定。
    很明顯,加速度單位不是1 /秒。

    如果運動是正弦波,那么加速的頻率應該是正弦波的頻率。

    以5m / s ^ 2加速到0.5m / s的速度需要0.1秒。加速到-5m / s ^ 2停止。這也需要0.1秒。這個周期一起是0.2秒或1 / 0.2s = 5Hz。

    在下圖中,加速頻率為5Hz。命令是以250mm / s的速度移動25mm并且加速度為2500mm / s ^ 2加速斜坡使用余弦函數。如果使用線性斜坡,仍然會有5Hz加速度的基本頻率,但液壓系統可能無法遵循更高頻率的諧波。為避免諧波,請使用s曲線斜坡。請注意,圖中加速率高于2500 mm / s ^ 2。這是因為2500 mm / s ^ 2是平均加速度,而不是峰值加速度。

    在圖中,模擬的固有頻率是10Hz。固有頻率至少應為加速頻率的4倍,以便進行良好控制。

    FOA 5Hz Acc.png (41.37 KB, 下載次數: 8)

    FOA 5Hz Acc.png

    FOA 5Hz.png (68.69 KB, 下載次數: 2)

    FOA 5Hz.png
  • TA的每日心情
    開心
    2015-2-17 03:29
  • 簽到天數: 2 天

    [LV.1]初來乍到

    9#
    發表于 2018-11-7 04:16:10 | 只看該作者
    實物都有了,為何僅有仿真而沒有實際測試的記錄和視頻呢?
  • TA的每日心情
    開心
    2017-1-29 23:32
  • 簽到天數: 58 天

    [LV.5]常住居民I

    10#
     樓主| 發表于 2018-11-7 12:18:59 | 只看該作者
    我有一個視頻。我等著添加中文翻譯。

    起初,系統來回移動?刂品浅:,因為它使用我們的特殊算法?蛻舨恍枰浪惴,因為增益優化很容易。

    然后我嘗試通過速度和加速度控制優化標準PID的控制器增益。您可以看到這不能很好地工作,因為系統非常欠阻尼且固有頻率很低。
    當我嘗試移動負載時,加速頻率為5 Hz,但固有頻率僅為6.5 Hz左右,而不是4x5Hz = 20Hz。普通控制器無法很好地控制該系統。

    然后我使用相同的數據,但使用我們的高級算法來優化控制器增益。我可以增加控制器增益并且仍然穩定并且控制得非常好。

    YSX說有復雜的算法。是的,但他們是在fimware。用戶不需要知道它們。 YSX表示,優化控制器增益需要時間。你可以看到它只需要大約一分鐘。

    RMC運動控制器控制的系統的加速頻率為6.5Hz / 5Hz或約1.3至1的固有頻率。對于具有速度和加速度前饋的普通PID,這遠低于4比1。

    數字液壓說理論只適用于理想系統。這是證明理論總是適用于那些知道它的人。

    那么這是什么意思?為了使系統更好,我將拆下軟管并使圓柱直徑為50毫米而不是25毫米。但是,這會將最高速度從1 m / s降低到約250 mm / s。這會減緩生產。

    RMC控制器將通過增加產量來收回成本。

    http://deltamotion.com/peter/Videos/NF-FOA.mp4

    I have a video.  I was waiting to add a Chinese translation.

    At first the system is moving back and forth.  The control is very good because it uses our special algorithms.  The customer does not need to know the algorithms because the gain optimization is easy.

    Then I try optimizing the controller gains for a standard PID with velocity and acceleration control.  You can see this doesn't work well because the system is very underdamped and the natural frequency is low.
    When I try to move the load the frequency of acceleration is 5 Hz but the natural frequency is only about 6.5 Hz, not 4x5Hz=20Hz.   A normal controller can not control this system well.

    Then I use the same data but use our advanced algorithms to optimize the controller gains.   I can increase the controller gains and still be stable and control very well.

    YSX says there are complicated algorithms.  Yes there are but they are in fimware.  The user doesn't need to know them.  YSX says it takes time to optimize the controller gains.  You can see it takes only about a minute.

    The RMC motion controller is controlling a system with a frequency of acceleration to natural frequency of 6.5Hz/5Hz or about 1.3 to 1.   This is much lower than 4 to 1 for a normal PID with velocity and acceleration feedforward.

    Digital hydraulic says theory only works on ideal systems.   This is proof theory always works for those that know it.

    So what does this mean?   To make the system better I would remove the hose and make the cylinder diameter 50mm instead of 25mm.  However, this would reduce the top speed from 1 m/s to about 250 mm/s.   This would slow production.

    The RMC controller will pay for itself with increased production.

    http://deltamotion.com/peter/Videos/NF-FOA.mp4



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    本版積分規則

    • 液壓系統密封及管接頭油口選擇的設計研究
    • 液壓行業工業4.0的樣板工廠—來自哈威工廠
    • 吸油管設計經驗總結
    • 液壓行業中常用的壓力單位介紹
    • 國外大型礦用挖掘機綜述
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