Auto-tuning d`un régulateur de position (Sysmelec S.A.)

Département Systèmes industriels et Microtechnique
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Auto-tuning d’un régulateur de position (Sysmelec S.A.)
Description
Excitation
Afin de pouvoir synthétiser les paramètres du régulateur
de position, il faut tout d’abord identifier la structure
mécanique. Pour ce faire, on excite le moteur DC par un
courant de consigne riche en fréquences et on observe la
position (les déplacements) de ce dernier.
Identification
En traitant mathématiquement le signal d’excitation et la
position du moteur, on obtient le comportement
fréquentiel du module (ETFE) et grâce à un algorithme de
calcul
(structure
ARMAX)
on
peut
identifier
paramétriquement le module.
Régulateur PID
La synthèse du régulateur PID se base sur le modèle
dont l’identification paramétrique a été effectuée. Ce
régulateur peut être adapté selon les performances
désirées.
gain [dB]
−40
−60
−80
−100
−120
0
10
1
2
10
3
10
4
10
10
phase [degré]
180
ETFE
ARMAX
90
45
0
−45
−90
−135
−180
−225
−270
0
10
1
2
10
3
10
f [Hz], (log)
4
10
10
En
bleu
résultats
mesures lors
l’excitation et
vert
l’identification
paramétrique
ajustée.
les
de
de
en
f_sinaloff333_09_4.eps
Commande anticipée
L’identification paramétrique permet de connaître la
structure mécanique du module. Les frottements
visqueux ainsi que l’inertie définissent la commande
anticipée. Cette commande permet d’améliorer les
performances offertes par le régulateur PID.
Auto-tuning
On peut l’assimiler à une boite noire dans laquelle on
injecte les deux signaux de l’excitation : et qui délivre en
sortie les paramètres utiles au régulateur de position.
Cette boite noire s’occupe donc de l’identification, de la
synthèse du régulateur et de la commande anticipée
régulateur PID Kp=17.7828 Td=0.0083333[s] Gi=24[1/s] ωco= 150[rad/s] phim= 60°
0.7
Comparaison
θ
θ
sim
θ
0.6
position [rad]
Phases de travail
−20
0.5
0.4
et mesuré lors d’une
0.3
0.2
0
0
0.05
0.1
0.15
t [s]
0.2
0.25
0.3
0.35
erreur réelle
erreur sim
0.1
0
−0.05
0.05
0.1
0.15
t [s]
0.2
0.25
0.3
un
régulateur
PID
0.05
0
poursuite de consigne
avec
0.15
−0.1
de
comportement simulé
c
0.1
erreur de position [rad]
Module
Sysmelec
employé pour
les
essais
d’auto-tuning
lors du projet
de semestre
et diplôme.
Auteur:
Répondant externe:
Prof. responsable:
Sujet proposé par:
Diagramme de Bode
0
L’objectif du projet de diplôme proposé par l’entreprise
Sysmelec S.A. à Gals/BE consiste à développer un
algorithme d’auto-ajustage (« auto-tuning ») du régulateur
de position d’axes de machines d’assemblage.
Actuellement, les paramètres d’asservissement des
différents modules robotiques Sysmelec sont introduits de
façon manuelle, intuitivement par essais pratiques. Cette
tâche n’est pas des plus motivantes pour les monteurs, en
particulier si elle doit être répétée de nombreuses fois.
0.35
f_Gc_wco150_phim60_02_5.eps
synthétisé
sur
la
d’une
identification
base
paramétrique.
Conclusions
Il n’est pas aisé d’identifier la structure mécanique des
modules, mais cette identification, certes complexe,
facilite énormément le travail de synthèse du régulateur.
De plus, elle délivre directement les paramètres
mécanique de la commande anticipée.
Raphaël Zwahlen
Denis Bubendorf
Michel Étique
Sysmelec S.A.
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