Optimiser le régulateur de vitesse

Généralités

Le réglage de systèmes de régulation mécaniques complexes suppose une expérience préalable dans les processus techniques de régulation. En font partie la détermination par calcul de paramètres de boucle de régulation et l'utilisation de processus d'identification.

Les systèmes mécaniques moins complexes peuvent généralement être optimisés avec succès en mettant en œuvre le processus de réglage expérimental selon la méthode de l'amortissement critique. Les paramètres suivants feront alors l'objet d'un réglage :

Nom du paramètre Menu IHM Dénomination IHM	Description	Unité Valeur minimale Réglage d'usine Valeur maximale	Type de données R/W Persistant Expert	Adresse de paramètre via bus de terrain
CTRL1_KPn (ConF) → (drC-) ( Pn1)	Régulateur de vitesse : gain P. La valeur par défaut est calculée à partir des paramètres moteur En cas de commutation entre les deux blocs de paramètres de boucle de régulation, l'adaptation des valeurs s'effectue de manière linéaire sur le temps défini dans le paramètre CTRL_ParChgTime. Type : Décimal non signé - 2 octets Accès en écriture via Sercos : CP2, CP3, CP4 Par incréments de 0,0001 A/(1/min). Les nouvelles valeurs sont prises en compte immédiatement.	A(1/min) 0,0001 - 2,5400	UINT16 R/W per. -	Modbus 4610 IDN P-0-3018.0.1
CTRL2_KPn (ConF) → (drC-) ( Pn2)	Gain P régulateur de vitesse. La valeur par défaut est calculée à partir des paramètres moteur En cas de commutation entre les deux blocs de paramètres de boucle de régulation, l'adaptation des valeurs s'effectue de manière linéaire sur le temps défini dans le paramètre CTRL_ParChgTime. Type : Décimal non signé - 2 octets Accès en écriture via Sercos : CP2, CP3, CP4 Par incréments de 0,0001 A/(1/min). Les nouvelles valeurs sont prises en compte immédiatement.	A(1/min) 0,0001 - 2,5400	UINT16 R/W per. -	Modbus 4866 IDN P-0-3019.0.1
CTRL1_TNn (ConF) → (drC-) (tin1)	Régulateur de vitesse : temps d'action intégrale. La valeur par défaut est calculée. En cas de commutation entre les deux blocs de paramètres de boucle de régulation, l'adaptation des valeurs s'effectue de manière linéaire sur le temps défini dans le paramètre CTRL_ParChgTime. Type : Décimal non signé - 2 octets Accès en écriture via Sercos : CP2, CP3, CP4 Par incréments de 0,01 ms. Les nouvelles valeurs sont prises en compte immédiatement.	ms 0,00 - 327,67	UINT16 R/W per. -	Modbus 4612 IDN P-0-3018.0.2
CTRL2_TNn (ConF) → (drC-) (tin2)	Régulateur de vitesse : temps d'action intégrale. La valeur par défaut est calculée. En cas de commutation entre les deux blocs de paramètres de boucle de régulation, l'adaptation des valeurs s'effectue de manière linéaire sur le temps défini dans le paramètre CTRL_ParChgTime. Type : Décimal non signé - 2 octets Accès en écriture via Sercos : CP2, CP3, CP4 Par incréments de 0,01 ms. Les nouvelles valeurs sont prises en compte immédiatement.	ms 0,00 - 327,67	UINT16 R/W per. -	Modbus 4868 IDN P-0-3019.0.2

Pour vérifier et optimiser dans un deuxième temps les valeurs déterminées, voir Vérifier et optimiser le gain P.

Filtre de valeurs de référence du régulateur de vitesse

Le filtre de valeurs de référence du régulateur de vitesse permet d'améliorer le comportement en régime transitoire à une régulation de vitesse optimisée. Pour les premiers réglages du régulateur de vitesse, le filtre de valeurs de référence doit être désactivé.

Désactivez le filtre de valeurs de référence du régulateur de vitesse. Réglez le paramètre CTRL1_TAUnref (CTRL2_TAUnref) sur la valeur limite inférieure "0".

Nom du paramètre Menu IHM Dénomination IHM	Description	Unité Valeur minimale Réglage d'usine Valeur maximale	Type de données R/W Persistant Expert	Adresse de paramètre via bus de terrain
CTRL1_TAUnref (ConF) → (drC-) (tAu1)	Constante de temps du filtre de la consigne de vitesse. En cas de commutation entre les deux blocs de paramètres de boucle de régulation, l'adaptation des valeurs s'effectue de manière linéaire sur le temps défini dans le paramètre CTRL_ParChgTime. Type : Décimal non signé - 2 octets Accès en écriture via Sercos : CP2, CP3, CP4 Par incréments de 0,01 ms. Les nouvelles valeurs sont prises en compte immédiatement.	ms 0,00 9,00 327,67	UINT16 R/W per. -	Modbus 4616 IDN P-0-3018.0.4
CTRL2_TAUnref (ConF) → (drC-) (tAu2)	Constante de temps du filtre de la consigne de vitesse. En cas de commutation entre les deux blocs de paramètres de boucle de régulation, l'adaptation des valeurs s'effectue de manière linéaire sur le temps défini dans le paramètre CTRL_ParChgTime. Type : Décimal non signé - 2 octets Accès en écriture via Sercos : CP2, CP3, CP4 Par incréments de 0,01 ms. Les nouvelles valeurs sont prises en compte immédiatement.	ms 0,00 9,00 327,67	UINT16 R/W per. -	Modbus 4872 IDN P-0-3019.0.4

Déterminer le type de mécanique de l'installation

Pour analyser et optimiser comportement en régime transitoire, classez votre mécanique de système dans l'un des deux systèmes suivants :

système à mécanique rigide
système à mécanique moins rigide

Systèmes mécaniques à mécaniques rigide et moins rigide

Déterminer les valeurs pour une mécanique rigide

En cas de mécanique rigide, le réglage du comportement du régulateur selon le tableau est possible si :

le moment d'inertie de la charge et du moteur est connu et
le moment d'inertie de la charge et du moteur reste constant.

Le gain P CTRL_KPn et le temps d'action intégrale CTRL_TNn dépendent des éléments suivants :

J_L : moment d'inertie de la charge
J_M : moment d'inertie du moteur

Déterminez les valeurs à l'aide du tableau suivant :

	J_L= J_M		J_L= 5 * J_M		J_L= 10 * J_M
J_L	KPn	TNn	KPn	TNn	KPn	TNn
1 kgcm²	0,0125	8	0,008	12	0,007	16
2 kgcm²	0,0250	8	0,015	12	0,014	16
5 kgcm²	0,0625	8	0,038	12	0,034	16
10 kgcm²	0,125	8	0,075	12	0,069	16
20 kgcm²	0,250	8	0,150	12	0,138	16

Déterminer les valeurs pour une mécanique moins rigide

Pour l'optimisation, il sera procédé à la détermination du gain P du régulateur de vitesse pour lequel la régulation ajuste le plus rapidement possible la vitesse _v_act sans dépassement.

Régler le temps d'action intégrale CTRL1_TNn (CTRL2_TNn) sur infini (= 327,67 ms).

Si un couple de charge agit sur le moteur à l'état arrêté, le réglage maximum du temps d'action intégrale doit être déterminé de sorte qu'aucune modification indésirable de la position du moteur ne puisse se produire.

Si le moteur est sollicité à l'arrêt, le temps d'action intégrale "infini" peut entraîner des déviations de position (pour les axes verticaux par ex.). Réduisez le temps d'action intégrale si les déviations de position ne peuvent pas être acceptées pour l'application. La réduction du temps d'action intégrale peut affecter le résultat de l'optimisation de manière négative.

La fonction échelon déplace le moteur jusqu'à l'expiration du temps prédéfini.

AVERTISSEMENT
	DÉPLACEMENT INVOLONTAIRE Ne démarrer le système que si personne ni aucun obstacle ne se trouve dans la zone d'exploitation. S'assurer que les valeurs pour la vitesse et le temps ne dépassent pas la plage de déplacement disponible. S'assurer qu'un bouton-poussoir ARRET D'URGENCE opérationnel est accessible à toutes les personnes effectuant le travail. Le non-respect de ces instructions peut provoquer la mort, des blessures graves ou des dommages matériels.

AVERTISSEMENT

DÉPLACEMENT INVOLONTAIRE

Ne démarrer le système que si personne ni aucun obstacle ne se trouve dans la zone d'exploitation.
S'assurer que les valeurs pour la vitesse et le temps ne dépassent pas la plage de déplacement disponible.
S'assurer qu'un bouton-poussoir ARRET D'URGENCE opérationnel est accessible à toutes les personnes effectuant le travail.

Le non-respect de ces instructions peut provoquer la mort, des blessures graves ou des dommages matériels.

Déclencher une fonction échelon
Après le premier test, vérifier l'amplitude maximale pour la valeur de consigne de courant_Iq_ref.

Régler l'amplitude de la valeur de consigne de telle sorte que la valeur de consigne de courant _Iq_ref est inférieure à la valeur maximale CTRL_I_max. D'autre part, la valeur ne doit pas être choisie trop basse, sinon les effets de frottement de la mécanique risquent de déterminer le comportement de la boucle de régulation.

Déclencher une nouvelle fonction échelon s'il a fallu modifier _v_ref et vérifier l'amplitude de _Iq_ref.
Augmenter ou réduire peu à peu le gain P, jusqu'à ce que _v_act s'ajuste le plus rapidement possible. La figure suivante montre à gauche le régime transitoire souhaité. Le dépassements, comme représentés à droite, sont réduits en abaissant CTRL1_KPn (CTRL2_KPn).

Les différences entre _v_ref et _v_act résultent du réglage de CTRL1_TNn (CTRL2_TNn) sur "infini".

Déterminer "TNn" en amortissement apériodique.

Pour les systèmes d'entraînement pour lesquels des mouvements vibratoires apparaissent avant d'atteindre l'amortissement apériodique, le gain P "KPn" doit être réduit jusqu'à ce qu'aucun mouvement vibratoire ne soit plus perceptible. Ce cas de figure apparaît souvent pour des axes linéaires avec entraînement par courroie crantée.

Détermination graphique de la valeur 63 %

Déterminez graphiquement le point auquel la vitesse instantanée _v_act atteint 63 % de la valeur finale. Le temps d'action intégrale CTRL1_TNn (CTRL2_TNn) est alors obtenu en tant que valeur sur l'axe temporel. Le logiciel de mise en service vous aide lors de l'évaluation.

Nom du paramètre Menu IHM Dénomination IHM	Description	Unité Valeur minimale Réglage d'usine Valeur maximale	Type de données R/W Persistant Expert	Adresse de paramètre via bus de terrain
CTRL1_TNn (ConF) → (drC-) (tin1)	Régulateur de vitesse : temps d'action intégrale. La valeur par défaut est calculée. En cas de commutation entre les deux blocs de paramètres de boucle de régulation, l'adaptation des valeurs s'effectue de manière linéaire sur le temps défini dans le paramètre CTRL_ParChgTime. Type : Décimal non signé - 2 octets Accès en écriture via Sercos : CP2, CP3, CP4 Par incréments de 0,01 ms. Les nouvelles valeurs sont prises en compte immédiatement.	ms 0,00 - 327,67	UINT16 R/W per. -	Modbus 4612 IDN P-0-3018.0.2
CTRL2_TNn (ConF) → (drC-) (tin2)	Régulateur de vitesse : temps d'action intégrale. La valeur par défaut est calculée. En cas de commutation entre les deux blocs de paramètres de boucle de régulation, l'adaptation des valeurs s'effectue de manière linéaire sur le temps défini dans le paramètre CTRL_ParChgTime. Type : Décimal non signé - 2 octets Accès en écriture via Sercos : CP2, CP3, CP4 Par incréments de 0,01 ms. Les nouvelles valeurs sont prises en compte immédiatement.	ms 0,00 - 327,67	UINT16 R/W per. -	Modbus 4868 IDN P-0-3019.0.2