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%
  • 关键性能指标提高了30%或更多
  • 客户设计过程支持专门的块集金宝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®实现虚拟传感器,并创建一个块集,使贝加莱客户能够建模和模拟自动化过程,结合新的伺服驱动技术。

“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

贝加莱客户经常需要精确定位连接到贝加莱伺服电机的柔性连杆的末端。由于增加传感器来检测该位置会增加成本,贝加莱的三名工程师组成的团队的任务是寻找一种具有成本效益的替代方案。他们首先需要确定是否可以使用数学模型来计算给定当前电机位置和扭矩的连杆端位置。如果这个解决方案被证明是可行的,团队将有不到6个月的时间来设计控制器并实现一个功能完整的原型。

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

为了加快ACOPOS伺服驱动器上虚拟传感器技术的发展,贝加力选择了基于MATLAB和Simuli金宝appnk的基于模型的设计。

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中对仿真结果的后处理表明,虚拟传感器可以提供显著的性能增益,包括在解决时间(定位命令和链路振荡结束之间的时间)方面的显著减少。

该团队基于他们的Simulink模型在伺服驱动控制器上集成了C代码。金宝app他们验证了这种C实现,将其作为C MEX s函数纳入Simulink系统模型,运行仿真,并将仿真结果与原始Simulink控制器模金宝app型产生的结果进行比较。

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

用于Simulink的ACOPOS Blocks金宝appet,它使贝加莱的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语言或类似的语言开发和调试虚拟传感器算法将需要大量的时间和精力,”Gruenbacher说。“我们使用MATLAB和Simulink至少减少了70%的开发时间。”金宝app

  • 关键性能指标提高了30%或更多。Gruenbacher说:“我们在Simulink中设计和改进的控制器减少了30%的沉金宝app降时间,并提高了至少50%的定位精度。”“这些收益使我们的客户能够缩短生产周期,提高质量。”

  • 客户设计过程支持专门的块集金宝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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