Kaynak Robotikte PID Kontrolünin Temelleri

Hassas kaynak robotlar, pozisyonda küçük sapmalar bile olsa, hız veya ısı girişi kabul edilemez bir kaynak kusurları üretebilir. Bir PID kontrolör, robotun çıkışını sürekli olarak rahatsızlığa rağmen bir ayar noktası olarak ayarlayan temel geri bildirim mekanizmasıdır. kontrolör, ölçümleme işlemi değişkeni ve hedef set noktası arasındaki fark olarak bir hata değerini hesaplar, o zaman doğrulayıcı ve integral, integral ve türkçe koşullara dayalı bir düzeltme uygular.

Kaynak robotları bağlamında, PID döngüsü genellikle eksen hareketini, püf noktası, tel besleme hızını, mevcut gerilimi ve seyahat hızını yönetir. Bu değişkenlerin her biri tutarlı iyon bölgesi geometrisini, penetrasyon derinliğini ve metalurjik özelliklerini elde etmek için sıkı toleranslar içinde yapılmalıdır. düzgün bir şekilde ayarlanmamış PID parametreleri olmadan, robot aşırı yükleme, osilasyon, sürekli devlet hatası veya sluggish yanıt ve #8212; tüm bunlar doğrudan uzlaşmaya değer ve döngü zamanı.

Zaman alanında bir PID kontrolörü için temel denklemi ifade edilir:

[0]

[FONT=0](t) {0}[Dönetici] [Dönetici:2|t) [Döneticileri, doğrulayıcılar ve doğrulayıcılar için) [Döneticiler) [Döneticiler) [Döneticiler) [Döneticiler)) [Döneticiler) [Döneticiler) [Döneticiler))) [Döneticiler)) ve/veyaler)))))))))))))))))))))))

Weld Quality'deki her Termin Rolü

Proportional Term —Immediate Düzeltme ve Stiffness

Karşılaştırmalı bileşen mevcut hataya göre bir kontrol çıktısı verir. Daha yüksek bir orantılı kazanç, robotun sapmalara daha agresif bir şekilde tepki vermesine, zamanını azaltmasına ve aşırılık ve sürekli olarak salınımı teşvik etmesine neden olabilir.In resource applications, yeterli orantılı kazanç, toşam en az gecikme ile deniz yörüngesini takip eder.

Deneyimli ayar uygulayıcıları genellikle sistemi gözlemlemektedir:0)Kp) ilk olarak, sistemi sürekli osilasyon için gözlemlarken hızlı bir başlangıç cevabı elde etmek.En iyi değer, robotun doğru hataların zille çalmadığı noktada yatıyor.

Integral Term —Elited Steady-State Hata

İntegrali bileşeni zamanla geçmiş hataları toplar, sabit devlet hatası sıfıra kadar düzeltme uygular. Bu terim, kaynak robotları için gereklidir, çünkü termal genişleme, fikstür toleransları veya kademeli güç tedariki nedeniyle tutarlı dengelemeler için telafi edilir. İyi bir integral terim, kaynakçının doğru standoff mesafesini sağlar ve iş parçası ısıları ve hatta çok fazla geçiş sırasında genişletilebilir.

Bununla birlikte, integral rüzgar ve #8212; Birikmiş hatanın, eylemcinin fiziksel sınırlarının ötesindeki kontrol cihazını nereye götürdüğü ve uzun süre yerleşme süresine neden olması gerekir.In robotik kaynak, integral rüzgar, tel besleme hızı veya dramatik akışlar içinde bulunduğumuzda, kaynak puddle. Anti-windup koruma devreleri veya koşullu entegrasyon mantığının bu riski azaltmak için uygulanmalıdır.

Türvatif Term — Tahmin edici Damping

Türev terimi, gelecekteki hataları, değişim oranını ölçerek öngörür. Bu, hatanın büyük ölçüde büyüdüğü ve sistem istikrarının artırılmasına yönelik bir baraj etkisi sağlar.In sensitive kaynak robotlar, tür eylem özellikle yüksek hızlı dokuma veya kaynak geçiş sırasında değerlidir.

Türvatif kazanç dikkatli bir şekilde uygulanmalıdır, çünkü encoder geri bildirim veya mevcut sensörlerden yüksek frekanslı gürültüyü basitleştirir. gürültülü bir tür sinyal erratik motor komutlarına yol açabilir, zayıf kaynak yüzeyi bitir veya spatter. çoğu endüstriyel robot kontrolleri, düşük frekanslı bir filtreyi türevlerin sürekli olarak dahil eder ve filtre süresi kendisini aranır.

Sistematik Tuning Methodolojiler

Deneyimli teknisyenler sonunda PID ayarlamaları için sezgi geliştirir, tekrarlanabilir ve güvenli ayar yapısal bir yaklaşım gerektirir. Üç klasik metodoloji endüstriyel robotikte yaygın olarak kullanılır: Ziegler-Nichols, Cohen-Coon ve Lambda ayar. Her biri robotun dinamiklerine ve kabul edilebilir bir geçici yanıt seviyesine bağlı olarak farklı avantajları sunar.

Ziegler-Nichols Kapalı-Loop Yöntemi

Ziegler-Nichols nihai döngüsü yöntemi çoğu kaynak robotları için basit ve etkilidir. K) ve |Döneticileri) [Döneticileri [Döneticileri) [Döneticileri/veya dışlamalar [Dönemlileri) [Dönemlileri) [Dönemli)[Dönemli)[Düzüğün [Düzüğünler)[Döneticileri)

  • [FONT:0)P kontrolörü:[Dönetici: 1) K[DÜDÜ:2)[0)[K[DÜye ait: 0,4][/FONT)
  • [FONT:0))) ([Dönetici: {0)))))[0))) {0|0|0|0|0|0|D][/FONT=[D][/FONT=)))))))))[D[D][/FONT=0))))))))))))
  • [FONT:0)PID kontrolörü:[Dönetici: {0}[DÜDÜDÜDÜDÜDÜye ait olan pdf[DÜye Olmayanlar, K[DÜyeler)[DÜye Olmayanlar[DÜye Olmayanlar İçin[Üye Olmayanlar İçin · 9/01/2012)

Bu değerler iyi bir başlangıç noktası sağlar, ancak genellikle robotun iş parçası olmadan yüklenemez veya hava kesintilerine neden olabileceği kaynak robotlar için en iyi şekilde uygulanır.

Cohen-Coon Method for Process-Reaction Curves

Kaynak robotunun cevabı tek bir zaman sabit ve ölü bir zaman tarafından yönetilirken, Cohen-Coon yöntemi daha doğru başlangıç parametrelerini sunar.Sistem değişkeninin tepki eğrisini kaydeder ([Dönemli zaman () ve )) işlem, her PID terimine göre katlanır (#95/964;)

Bu yöntem, kaynak robotları için özellikle termal süreçleri kontrol eden kaynak robotlar için faydalıdır, örneğin lazer kaynağı gücü veya indüksiyon preset ısısı gibi, ölü zaman bir komut değişikliği ile termal yanıt ile kaynak havuzu arasındaki.The Cohen-Coon yaklaşımı tipik olarak Ziegler-Nichols'dan daha agresif bir yanıt verir, ancak yük rahatsızlıklarının reddedilmesi ve #8212; kaynak materyalinin değişken ısı iletkenliği ile değerli olması.

Lambda Robustness için Tuning

Lambda ayar (ayrıca iç model kontrolü olarak da bilinir) dayanıklılık ve öngörülebilir kapalı-loop davranışları agresif yanıt üzerinden belirtir. kullanıcı, istenen veya kapalı-yoda metal levhası gibi hassas malzemeler için ([Dönetici:0) ve için, hedef yanıtını aşırı yükleme kuralları hesaplamak için kullanılır.

Ticaret-off daha yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaştır, bu da yüksek kaynak sistemleri arasındaki zaman genişletebilir. Technicians seçmek ve#955; belirli kaynak işlemi için kabul edilebilir bir zaman, genellikle iki ila beş kez süreç süresi sabit. Lambda ayar aynı zamanda, kaynak parametreleri arasındaki değişimi yalnızca ve#955; tüm üç PID kattan ziyade ayarlamaya ihtiyaç duyar.

Üretim Ortamları için En İyi Uygulamalar

Baseline Sistem Karakterizasyonu

Herhangi bir ayar başlamadan önce, robotun bilinen koşullar altında dinamik davranışını belgeleyin. Önlem yanıt, bant genişliği ve rahatsız edici reddedilme özellikleri, robot bir temsilci kaynak döngüsü gerçekleştirirken robot kontrol cihazının yerleşik veri oturumunu veya analog çıkış limanlarına bağlı olarak yapılan dış oscilloskopunu kullanın.Bu temelline, zaman içinde donanım bozulmasını değerlendirmek ve tespit etmek için referans olarak hizmet eder.

Karakterizasyon hem yüklenmemiş testleri hem de yüklenmiş kaynak denemelerini içermelidir, çünkü inertia ve sertlik, el elemleri sırasında mükemmel bir şekilde ayarlanan bir robot, iletişim güçleri, termal genişleme ve ark rahatsızlıkları nedeniyle gerçek kaynak yükleri altında dengesizliğe yol açabilir.

Uygulamalı Parametreleri

Küçük, giriş artışlarında tüm değişiklikler yapın. Ortak bir kural, her bir değişikliğin% 10-15'inden fazla bir süre içinde bir dönem ayarlamasıdır.Her değişiklikten sonra, sistemin yanıt değerlendirmeden önce en az iki tam kaynak döngüsüne girmesine izin verir.Bu disiplin yaklaşımı, her ayarlamanın etkisini açıkça ayırt eder.

[FONT:0) Tüm üç kazancı aynı anda değiştirme [Dönemli: 0,8; Boyutlu, integral ve tür eylemleri, gelişmiş veya bozulan performansın nedenini izole etmek imkansız hale getirir. Önceki kazanımlar, yeni kazanımlar, kaynak parametreleri, malzeme ve nitel gözlemler.

Auto-Tuning ve Adaptive Control

Modern kaynak robot kontrolörleri giderek, uygulamanızın belirli değerli kalite gereksinimlerine uymayan otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak rutinleri içerir. ancak, otomatik olarak algoritmaları genellikle uygulamanızın özel değerli gereksinimlerine uygun olmayabilir.

Her zaman gerçek kaynak denemeleri ve gerekirse manuel olarak otomatik olarak doğrulanmış parametreleri doğrulayın. Bazı gelişmiş sistemler aynı zamanda PID katlarının kaynak pozisyonuna dayalı bir tablodan ayrılmış durumda, psiklikli bir ayar veya eklem geometrisine göre tutarlı bir şekilde geliştirilebilir.

Tuning Güvenlik Muhafızları sırasında

PID ayar, robotik kaynakta doğal riskler taşır. istikrarsız bir kontrol cihazının çarpıtılması için kaynakçıya neden olabilir, hasar ekipmanlarının zarar verdiği veya ince malzemeler aracılığıyla erimiş aşırı ısı girişi oluşturabilecektir.Her zaman iş parçasından (hava atış modu) veya azaltıcı kaynak gücü ile yazılım sınırlarının azaltılmasına neden olabilir. Kontrol aralığına bağımsız olarak devreleri durdurmak için yazılımı kullanın.

Canlı kaynak gücü ile ayarlandığında, düşük mevcut ve yavaş seyahat hızıyla başlayın, o zaman istikrarsızlığı takip ederken üretim seviyelerini hızlandırın.Bir ayarlama seanslarında robot beklenmedik hareket veya ark davranışını durdurabilecek şekilde özel bir güvenlik gözlemcisi atamaya başlayın.

Ortak Pitfalls ve Sorun Gidering

Yüksek Ligde Kalıcı Oscillation

Sustained oscillation, zaman içinde genellikle orantılı kazanç çok yüksek veya türkçe azalırsa,% 0,0)K)% 20 oranında azalır ve daha da fazla barajın azaltılmasına gerek olabilir.

Oscillation ayrıca robot kol eklemlerinde veya dişlilerde mekanik geri dönüşlerden kaynaklanabilir. Bir PID kontrolörü mekanik olmayanlar için telafi edemez; eğer ayar ayarlamalar osilasyonları çözmezse, robotu yıpranmış yatakları, gevşek darbeleri kontrol eder veya yetersiz yağdırır.

Yavaş Yanıt ve Steady-State Offset

Kaynak robotu hedef pozisyon veya kaynak parametresine ulaşmak için çok uzun zaman aldığında, integral kazanç muhtemelen çok düşük. Arttırma:0)K)[Dönetici süresine göre artış gösterdikçe artış gösterdi.

Sabitleme işlemine rağmen devam eden Steady-state dengeleme, sensör kalibrasyon hataları veya fiziksel engellere işaret edebilir.Encoder veya geri bildirimler transducer'in evde doğru okuduğunu ve tor veya tel beslemeleyicinin iş parçasına karşı bağlayıcı olmadığını belirtir.

Weld Transitions sırasında Erratic Davranış

Zavallı Türlü ayar genellikle geçiş sırasında erratik kontrol olarak ortaya çıkar, yay başlangıç, krater doldurma veya şapel açı değişiklikleri.Eğer robot düğümleri veya silicileri değiştirirse, yön değiştirirken, [[Düzücükd] veya aşırı durumlarda, tür filtre süresini sabit tutar.

Güç veya mod geçiş sırasındaki Erratic davranışı, integral koncumulatörün yanlış başlangıçlarından da sonuçlanabilir. Kontrolörün, el ve otomatik modlar arasında geçiş yaparken bilinen bir duruma sıfır veya bilinen bir şekilde sıfırlanması sağlayın.

Yüksek çözünürlük uygulamaları için Gelişmiş Bakışlar

Multi-Axis Koordinasyonu için Planlama

Hassas kaynak robotları genellikle birden fazla eksenleri aynı anda ve #8212'yi koordine eder; örneğin, iş parça pozisyon numarasını döndürdüğünde, her eksende farklı inertia, sürtünme ve dış yükleme profillerine sahiptir.

Çeşitli temsilcide ayarlanan deneyler yaparak bir kazanç programı geliştirin ve kaynak koşulları.En iyi performans sıralamasında elde edilen en iyi performanslar, ortak açılarla veya kaynak geçiş numarasıyla önemli ölçüde değişir. Üretim sırasında, tüm çalışma zarfı boyunca tutarlı performans sağlamak için kontrolör interpolates.

Feed-Forward Compensation

Feed-fix kontrolü, bilinen rahatsızlıklar tarafından PID geri bildirimlerini tamamlamaktadır ve hatadan önce doğrulayıcı çıktıyı uygular. Kaynak robotlarda, besleme-öğrenme hızlarında öngörülebilir tok gereklilikleri telafi edebilir, decelerasyon ve sürekli-velocity segmentleri.Relamentor-ve-velocity segmentleri yükleri azaltırken, besleme- doğruyu takip etme hakkını korur.

Robotun inertia ve sürtünme özelliklerini modellemek için yemi ileri sürmek.For speed control loops, the feed-read term is significantly to the command track by up to% 40 in the typical Industrial applications, with corresponding changes in weld bead consistent region.

Süreç İzleme Sistemleri ile entegrasyon

Gelişmiş üretim tesisleri, PID performans verilerini gerçek zamanlı süreç izleme platformları ile entegre eder.Mevcut, gerilim, seyahat hızı ve tel besleme oranı sürekli olarak PID hatası sinyali ve kontrol çıktısı ile kaydedilir. Bu veriler, mekanik aşınmayı gösteren döngü performansında kademeli değişiklikleri tespit ederek tahmin edilebilir bakım sağlar, sensör sürükler veya güç tedarik bozulmasını gösterir.

Çeşitli endüstriyel ethernet protokolleri ve #8212; EtherCAT, PRONET ve EtherNet /IP — programlanabilir bir mantık kontrol veya denetim sistemi ile kontrol grafiği ile PID izleme ile doğrudan erişim sağlar, kaliteli mühendisler, depolama yapmadan önce ayarlayabilirler, kazı ve yeniden çalışma maliyetleri azaltırlar.[değiştir | kaynağı değiştir] Endüstri otomasyon mimarisine entegre etmek için PID izleme konusunda daha fazla okuma için.T:0.ISA-88 standart ile kontrol etmek için standarttır.

Dokümantasyon ve Devam Eden Bakım

PID ayar tek zamanlı bir olay değildir. Kaynak robotları çalışma saatleri, mekanik aşınma, termal bisiklet ve çevresel değişiklikler sistem dinamiklerini yavaş yavaş yavaş değiştirir. Bir periyodik yeniden program oluşturma ve #8212;tip olarak her altı ay veya 2,2; o PID parametrelerinin optimal kalmasını doğrulama.

İlk temel satırı kayıt eden merkezi bir ayar veritabanını korumak, tüm ayarlamalar ve her kaynak programı ve malzeme spesifikasyonu için son üretim değerleri.Bu veritabanı, beslenme sorunları, eğitim yeni teknisyenleri veya yeni bir robot hücresi satın alırken paha biçilmez bir kaynak haline gelir. Dijital ikizler ve simülasyon araçları, fiziksel robota başvurmadan önce parametre değişikliklerin etkilerini tahmin etmek için de güncel veriler alabilir.

Bakım personeli için eğitim programları, üretim ekipmanları üzerinde çalışmadan önce bir test makinesi üzerinde el-on PID ayar egzersizlerini içermelidir. Birçok robot üreticisi servo ayar ve ileri hareket kontrolünde sertifika kursları sunar.[Döneticileri yayınlar:0) American Weld Society (AWS)[FLT) [Döneticileri ve eğitim kaynakları, robotik hareket ve kaynak kalitesi arasındaki oyuna kapsadığı için).

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Etkili PID ayar, Ziegler-Nichols veya kuzuda ayarlı ayarlama uygulamaları gibi en yüksek kesintili sistem karakterizasyonundan biri olarak kalır ve modern özelliklerin entegrasyonu, ayarlanabilir bir akış süresi ve genişletilmiş ekipman yaşamı gibi.

Teknik ayarlama yeteneklerine yatırım yapan teknisyenler ve mühendisler, farklı robot platformlarında ve kaynak uygulamaları ile tekrarlanabilir sonuçlar elde edeceklerdir. Üretim talepleri, modern hassas üretim gerektirdiği yüksek kaliteli çıktıya doğru itmek için sürekli olarak ürün kalitesini ve üretim verimliliğini etkileyen rekabetçi bir avantaj haline gelir.