Sintonización simple para un servomotor y búsqueda de ganancias PID

Actualizado el Aug 2, 2019

Reportado en

Hardware

  • PXI-7350

Software

  • Measurement and Automation Explorer (MAX)

Driver

  • NI-Motion

Detalles del problema

Parece que no puedo sintonizar mi servomotor. ¿Existe un método simple para encontrar ganancias PID que me proporcione algo parecido a la respuesta que deseo?

Solución

El objetivo de este documento es complementar el documento técnico Entendiendo la sintonización de servo (en inglés), que explora más a fondo el concepto de sintonización de servo. No existe una única forma adecuada de realizar la sintonización manual de un servo, pero el método que se describe a continuación proporciona un método simple para determinar rápidamente las ganancias que se encuentran en un rango razonable para proporcionar una buena respuesta del sistema.

Características de ajuste de Measurement & Automation Explorer

Una forma de ajustar un sistema NI-Motion es abrir las pestañas Step Response y Control Loop como ventanas separadas. Para hacer esto, siga estos pasos:
  1. En Measurement & Automation Explorer (MAX), vaya a Calibration »Servo Tune para su controlador de movimiento.
  2. Haga clic y mantenga presionada la pestaña Step Response.
  3. Arrastre el mouse hasta que la pestaña Step Response aparezca como una ventana separada.
  4. Haga clic en el icono de pin que se encuentra en la parte superior derecha de la ventana para mantener abierta la ventana Step Response.
  5. Repita estos pasos para la pestaña Control Loop. Organice y cambie el tamaño de las ventanas para que pueda verlas una junto a la otra mientras ajusta su motor. Las imágenes de las ventanas se muestran a continuación para su referencia.
El método de sintonización

Ahora que tiene las ventanas ordenadas para poder modificar fácilmente su bucle de control y ver los cambios en la respuesta al escalón, siga los siguientes pasos para ajustar su sistema de control PID.
  1. Establezca los tres parámetros PID, K p , K d , y K i en 0
  2. Comience por afinar K p . Establézcalo en un número que sea mucho más bajo de lo necesario. Si no está seguro, comience con 1.
  3. Haga clic en el botón Step Response para ver un gráfico de respuesta al escalón de su sistema. Los diagramas de respuesta a escalones se describen con más detalle en el documento Entendiendo la sintonización de servo (en inglés), que se mencionó anteriormente.
  4. Si la gráfica muestra el parámetro es:
    • Demasiado bajo: duplica el valor del parámetro.
    • Demasiado alto: establezca el parámetro a la mitad entre el valor actual y el valor anterior.
  5. Repita los pasos 3 y 4 hasta que alcance un valor razonable para K p. Para la mayoría de los sistemas, esto significará que la respuesta se aproximará a la entrada y oscilará continuamente sobre la entrada con una pequeña cantidad de amortiguación. Si la oscilación no disminuye gradualmente en amplitud, como se muestra a continuación, el sistema se considera inestable. Si esto ocurre, es posible que deba agregar una pequeña cantidad de K d mientras repite los pasos 3 y 4 para aumentar K p .
  6. Después de llegar a un valor razonable para K d , continúe con K i .
  7. Repita los pasos 3 y 4 para K d hasta que alcance un valor razonable para K i . Este parámetro funciona en la integral del error de posición y, por lo tanto, elimina el error de desplazamiento. Utilice este parámetro de forma conservadora ya que puede introducir inestabilidad en el sistema.
  8. Después de llegar a un valor razonable para K d , continúe con K i .
  9. Repita los pasos 3 y 4 para K d hasta que alcance un valor razonable para K i . Este parámetro funciona en la integral del error de posición y, por lo tanto, elimina el error de desplazamiento. Utilice este parámetro de forma conservadora ya que puede introducir inestabilidad en el sistema.
Vea el documento Entendiendo la sintonización de servo (en inglés) para un ejemplo de sintonización.

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