用户故事

B&R工业自动化通过使用基于模型的设计开发的虚拟传感器算法来提高伺服驱动性能

挑战

利用虚拟传感器提高伺服驱动器的定位精度和速度

解决方案

使用MATLAB和Simulink使用模型的设计来模拟虚拟传感器并设计使用传感金宝app器优化性能的控制器

结果

  • 开发时间减少了70%
  • 关键性能指标提高30%或以上
  • 专业区块集支持的客户设计流程金宝app

“我们的小团队不会逼真,在没有基于模型的设计的情况下满足六个月的截止日期。如果我们必须在C中完成所有,我们甚至都不会开始该项目。我们在Matlab和Simulink中做出的快速分析,可视化和控制器设计使项目成为可能。“金宝app

Engelbert Gruenbacher博士,B&R工业自动化

B&R工业自动化伺服驱动器用于各种工业自动化过程,包括包装,印刷,瓶灌装和吹塑。为了提高伺服驱动性能,B&R最近向公司的Acopos系列伺服驱动器添加了虚拟传感器技术。该技术采用复杂的算法来确定弯曲随着电机加速和减速的负载位置。

B&R工程师用Matlab使用模型的设计®和模拟金宝app®实施虚拟传感器并创建区块集,使B&R客户能够建模和模拟采用新伺服驱动技术的自动化过程。

“利用MATLAB和Simulink的早期建模和仿真使我们能够快速评估虚拟传感器的可行性,”B金宝app&R固件集团团队领导者博士说,德尔伯特Gruenbacher博士说。“通过在Simulink中精炼和优化控制器设计,我们最大限度地提高了驱动器的准确性和速度,同时最大限度地减金宝app少能源使用。”

挑战

B&R客户通常需要精确定位连接到B&R伺服电机的柔性连杆的末端。由于增加传感器来检测位置会增加成本,一个由三名B&R工程师组成的团队负责寻找一种经济高效的替代方案。他们首先需要确定,在给定当前电机位置和扭矩的情况下,是否可以使用数学模型来计算连杆端的位置。如果这个解决方案被证明是可行的,团队将有不到六个月的时间来设计控制器并实现一个功能齐全的原型。

B&R希望通过为客户提供他们可以使用的资源来区分其竞争对手,以便使用虚拟传感器的B&R伺服驱动器来模拟和模拟自动化系统。

来自B&R的acoposmulti。

解决方案

B&R使用MATLAB和Simulink选择基于模型的设计,以加快ACOPOS伺服驱动器虚拟传感金宝app器技术的发展。

使用MATLAB和系统识别工具箱™,工程团队从测量的输入输出数据创建了电机负载的数学近似。

使用Simu金宝applink和Control System Toolbox™,它们创建了一个状态空间控制器模型,其中包括Kalman滤波器进行状态估计。

在Si金宝appmulink中,他们运行了控制器和工厂的模拟,改变了工厂参数,了解如何不同的负载影响系统行为和调整控制器参数以最大限度地提高性能。

在MATLAB中对仿真结果进行后处理表明,虚拟传感器可以提供显著的性能增益,包括显著缩短稳定时间(定位命令和链路结束振荡之间的时间)。

该团队将基于Simulink模型的C代码集成到伺服驱动控制器上。他们通过将此C实现作金宝app为C MEX S函数合并到Simulink系统模型中,运行仿真,并将仿真结果与原始Simulink控制器模型产生的结果进行比较,验证了此C实现。

工程师创建了一个Simulink块集,包括用于A金宝appCOPOS伺服驱动器和B&R同步伺服电机的参数化块。通过广泛的系统级仿真验证此块集,并提供为C MEX S函数。B&R的客户使用BlockSet来模拟和模拟使用这些B&R产品的自动化系统。下载188bet金宝搏

Simulink的ACOPOS区块集,使B&R的金宝app客户能够在硬件可用之前模拟机器。

结果

  • 开发时间减少了70%“用C语言或类似语言开发和调试虚拟传感器算法需要花费大量的时间和精力,”Grunbacher说,“我们使用MATLAB和Simulink将开发时间减少了至少70%。”金宝app

  • 关键性能指标提高30%或以上“我们在Simulink中设计和改进的控制器将稳定时间减少了30%,位置精度至少提高了50金宝app%,”Grunbacher说,“这些改进使我们的客户能够缩短生产周期并提高质量。”

  • 专业区块集支持的客户设计流程金宝app。“我们的更多和更多客户都在自己的开发过程中使用模型,我们在Simulink中创建的B&R Acopos SlockSet使这些客户更容易使用我们的产品,”Gruenbacher说明。下载188bet金宝搏金宝app“他们的流程工程师可以使用Simulink的块集来模拟硬件之前的机器,并运行在真机上进行风险的测试。”金宝app

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