[article] in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 54 N°3 (Juin 2007) . - 1387-1399 p. | Titre : | Enhanced servo-control performance of dual-mass systems | | Titre original : | Exécution augmentée de servocommande des systèmes de masse duels | | Type de document : | texte imprimé | | Auteurs : | O'Sullivan, Timothy M, Auteur ; Bingham, Christopher M., Auteur ; Schofield, Nigel, Auteur | | Article en page(s) : | 1387-1399 p. | | Note générale : | Electronique | | Langues : | Anglais (eng) | | Mots-clés : | Acceleration control Motion control Resonance Robustness Surface acoustic wave devices Torque control Velocity control Vibration control Commande d'accélération Commande de mouvement Résonance Robustesse Dispositifs extérieurs d'onde acoustique Commande de couple Commande de vitesse | | Index. décimale : | 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie | | Résumé : | This paper provides systematic analysis and controller design methods for high-performance two-mass servo drives with an appraisal of the effects of supplementary filtering elements associated with practical systems. Implementation issues and the resulting performance achievable from proportional-integral, proportional-integral-derivative (PID), and resonance ratio control (RRC) controllers with regard to both closed-loop robustness and control of the process variable (load velocity), in response to a step reference speed or load-side disturbance, are presented. It is shown that the high-frequency gain of the controllers is a critical design variable for determining the resulting robustness of the closed-loop system when subject to unmodeled resonant modes, high-frequency noise from the derivative of quantized sensor signals, and process perturbations, and is strongly influenced by the location and number of filters present in the various feedback loops and, importantly, the ratio of their time constants. A complete design methodology is also presented to assign the time constants of the various loop filters, and their location, using a single user-definable variable, thereby reducing the time-consuming trial-and-error approach commonly employed using conventional tuning procedures. The technique employs both time- and frequency-domain design tools to address the conflicting requirements of robustness and control performance (overshoot, bandwidth, etc.). It is also shown that, since the PID and RRC controllers are closely related, they are theoretically able to impart identical closed-loop input-output dynamics. However, by virtue of the different feedback mechanisms employed, RRC is shown to provide superior closed-loop robustness. This paper demonstrates, and practically validates, the proposed techniques by showing significant performance enhancements from a commercial off-the-shelf servo-drive test platform.
Cet article fournit l'analyse systématique et les méthodes de conception de contrôleur pour le servo à rendement élevé de la deux-masse conduit avec une évaluation des effets des éléments filtrants supplémentaires liés aux systèmes pratiques. Des questions d'exécution et l'exécution résultante réalisable de proportionnel-intégral, du proportionnel-intégral-dérivé (PID), et des contrôleurs de la commande de rapport de résonance (RRC) en ce qui concerne la robustesse en circuit fermé et la commande de la variable de processus (vitesse de charge), en réponse à une perturbation de vitesse ou de charge-côté de référence d'étape, sont présentées. On lui montre que le gain à haute fréquence des contrôleurs est une variable critique de conception pour déterminer la robustesse résultante du système en circuit fermé quand sujet à unmodeled des modes résonnants, le bruit de haute fréquence du dérivé de la sonde quantized signale, et des perturbations de processus, et est fortement influencé par l'endroit et le nombre de filtres actuels dans les diverses boucles de rétroaction et, d'une manière primordiale, le rapport de leurs constantes de temps. Une méthodologie de conception complète est également présentée pour assigner les constantes de temps des divers filtres de boucle, et leur endroit, en utilisant une variable utilisateur-définissable simple, réduisant de ce fait l'approche longue d'épreuve-et-erreur généralement utilisée en utilisant des procédures de accord conventionnelles. La technique utilise des outils de temps et de conception de fréquence-domaine d'adresser les conditions contradictoires de l'exécution de robustesse et de commande (dépasser, largeur de bande, etc.). On lui montre également que, depuis le PID et le RRC des contrôleurs sont étroitement liés, ils peuvent théoriquement donner la dynamique en circuit fermé identique d'entrée-sortie. Cependant, en vertu des différents mécanismes de rétroaction utilisés, RRC est montré pour fournir la robustesse en circuit fermé supérieure. Cet article démontre, et valide pratiquement, les techniques proposées en montrant des perfectionnements significatifs d'exécution d'un disponible immédiatement commercial servo-conduisent la plateforme d'essai. | | DEWEY : | 621 | | ISSN : | 0278-0046 | | RAMEAU : | Ondes sonores | | En ligne : | c.bingham@sheffield.ac.uk |
[article] Enhanced servo-control performance of dual-mass systems = Exécution augmentée de servocommande des systèmes de masse duels [texte imprimé] / O'Sullivan, Timothy M, Auteur ; Bingham, Christopher M., Auteur ; Schofield, Nigel, Auteur . - 1387-1399 p. Electronique Langues : Anglais ( eng) in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 54 N°3 (Juin 2007) . - 1387-1399 p. | Mots-clés : | Acceleration control Motion control Resonance Robustness Surface acoustic wave devices Torque control Velocity control Vibration control Commande d'accélération Commande de mouvement Résonance Robustesse Dispositifs extérieurs d'onde acoustique Commande de couple Commande de vitesse | | Index. décimale : | 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie | | Résumé : | This paper provides systematic analysis and controller design methods for high-performance two-mass servo drives with an appraisal of the effects of supplementary filtering elements associated with practical systems. Implementation issues and the resulting performance achievable from proportional-integral, proportional-integral-derivative (PID), and resonance ratio control (RRC) controllers with regard to both closed-loop robustness and control of the process variable (load velocity), in response to a step reference speed or load-side disturbance, are presented. It is shown that the high-frequency gain of the controllers is a critical design variable for determining the resulting robustness of the closed-loop system when subject to unmodeled resonant modes, high-frequency noise from the derivative of quantized sensor signals, and process perturbations, and is strongly influenced by the location and number of filters present in the various feedback loops and, importantly, the ratio of their time constants. A complete design methodology is also presented to assign the time constants of the various loop filters, and their location, using a single user-definable variable, thereby reducing the time-consuming trial-and-error approach commonly employed using conventional tuning procedures. The technique employs both time- and frequency-domain design tools to address the conflicting requirements of robustness and control performance (overshoot, bandwidth, etc.). It is also shown that, since the PID and RRC controllers are closely related, they are theoretically able to impart identical closed-loop input-output dynamics. However, by virtue of the different feedback mechanisms employed, RRC is shown to provide superior closed-loop robustness. This paper demonstrates, and practically validates, the proposed techniques by showing significant performance enhancements from a commercial off-the-shelf servo-drive test platform.
Cet article fournit l'analyse systématique et les méthodes de conception de contrôleur pour le servo à rendement élevé de la deux-masse conduit avec une évaluation des effets des éléments filtrants supplémentaires liés aux systèmes pratiques. Des questions d'exécution et l'exécution résultante réalisable de proportionnel-intégral, du proportionnel-intégral-dérivé (PID), et des contrôleurs de la commande de rapport de résonance (RRC) en ce qui concerne la robustesse en circuit fermé et la commande de la variable de processus (vitesse de charge), en réponse à une perturbation de vitesse ou de charge-côté de référence d'étape, sont présentées. On lui montre que le gain à haute fréquence des contrôleurs est une variable critique de conception pour déterminer la robustesse résultante du système en circuit fermé quand sujet à unmodeled des modes résonnants, le bruit de haute fréquence du dérivé de la sonde quantized signale, et des perturbations de processus, et est fortement influencé par l'endroit et le nombre de filtres actuels dans les diverses boucles de rétroaction et, d'une manière primordiale, le rapport de leurs constantes de temps. Une méthodologie de conception complète est également présentée pour assigner les constantes de temps des divers filtres de boucle, et leur endroit, en utilisant une variable utilisateur-définissable simple, réduisant de ce fait l'approche longue d'épreuve-et-erreur généralement utilisée en utilisant des procédures de accord conventionnelles. La technique utilise des outils de temps et de conception de fréquence-domaine d'adresser les conditions contradictoires de l'exécution de robustesse et de commande (dépasser, largeur de bande, etc.). On lui montre également que, depuis le PID et le RRC des contrôleurs sont étroitement liés, ils peuvent théoriquement donner la dynamique en circuit fermé identique d'entrée-sortie. Cependant, en vertu des différents mécanismes de rétroaction utilisés, RRC est montré pour fournir la robustesse en circuit fermé supérieure. Cet article démontre, et valide pratiquement, les techniques proposées en montrant des perfectionnements significatifs d'exécution d'un disponible immédiatement commercial servo-conduisent la plateforme d'essai. | | DEWEY : | 621 | | ISSN : | 0278-0046 | | RAMEAU : | Ondes sonores | | En ligne : | c.bingham@sheffield.ac.uk |
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