ES2237973T3 - Sistema y procedimiento de control mejorados para servo mecanismos. - Google Patents
Sistema y procedimiento de control mejorados para servo mecanismos.Info
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Abstract
Procedimiento para controlar un servo mecanismo, dicho procedimiento comprendiendo los pasos de: generación (12) de una señal de mandato (C) que representa una cantidad física deseada, accionamiento (18) de un elemento accionado para que produzca una salida de dicha cantidad física (E) de acuerdo con dicha señal de mandato, medición (14) de dicha cantidad física de salida (E) y comparación con dicha señal de mandato, generación de una señal de error (ª) que representa la diferencia entre dicha señal de mandato (C) y dicha salida medida (E), y provisión (16, 20) de dicha señal de error (ª) en un bucle de retroalimentación (F(s),) provisto de una ganancia variable (Kg) para accionar dicho elemento accionado de un modo que se reduzca dicha señal de error (ª) a un valor cero, caracterizado porque dicha ganancia variable (Kg) está provista de acuerdo con una función de crecimiento (TKg) relacionada con ambos valores, el valor absoluto de dicha señal de error (ª) y el valor absoluto de la velocidad (VC) de dicha señal de mandato, en el que dicha función de la ganancia variable (TKg) aumenta con dicho valor absoluto de dicha señal de error (ª) y dicho valor absoluto de la velocidad (VC) de dicha señal de mandato y tiene un valor máximo finito y un valor mínimo positivo.
Description
Sistema y procedimiento de control mejorados para
servo mecanismos.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para controlar un servo mecanismo y a sistemas de
control de servo mecanismos y más particularmente a un procedimiento
y sistema de control de servo mecanismos novedosos que caracterizan
un ajuste del parámetro del servo bucle automático.
En los últimos años, la tecnología de los
accionamientos con motor ha cambiado del control analógico al
control digital y este cambio en el enfoque del diseño consigue una
mejor inmunidad al ruido y permite la implantación de accionamientos
complejos para motores de corriente alterna y de corriente continua
a un bajo coste. Los sistemas de control de servo mecanismos de
bucle cerrado aplicados a motores eléctricos están dispuestos como
un bucle de retroalimentación que comprende ciertos elementos
básicos, incluyendo un detector de error, el cual genera una señal
de error que representa la diferencia entre la señal mandada y la
salida controlada y un control, el cual amplifica la señal de error.
La detección de error se basa en la utilización de un sensor de
retroalimentación el cual es utilizado para medir el estado del
sistema y alimenta el valor de vuelta al sistema de control. Por
ejemplo, en el caso de un control de un motor eléctrico, un
dispositivo de retroalimentación de la posición montado sobre el
árbol del motor proporciona información sobre la posición. Otro
enfoque del control del motor se refiere al control de la corriente
eléctrica. Se pueden diseñar muchos otros sistemas de control
utilizando este
enfoque.
enfoque.
El análisis transitorio de los sistemas de
control de servo mecanismos proporciona una definición de ciertos
conceptos básicos con respecto al comportamiento del sistema y un
control PID
(Proporcional-Integral-Derivative -
Proporcional-Integral-Derivado) se
basa en estos conceptos. Los temas típicos que afectan al diseño de
estos sistemas se refieren a la velocidad de respuesta a las
perturbaciones en un sistema de retroalimentación de bucle cerrado,
la cantidad de sobre tensión que se puede tolerar y el error de
estado estable que se obtiene después de que el sistema haya
alcanzado el equilibrio.
En cualquier diseño de sistemas de control de
servo mecanismos, la introducción del control PID presenta
limitaciones para conseguir una buena velocidad de respuesta,
mientras que se hace mínimo el retorno y se evitan las oscilaciones
que causan la inestabilidad del sistema. Por lo tanto, conseguir un
sistema de control para servo mecanismos bien diseñado se convierte
en una meta complicada cuando se considera la necesidad de conseguir
simultáneamente un comportamiento preciso, automático continuo e
instantáneo. La rigurosidad del control es la meta y los
procedimientos de conseguirlo incluyen la elevación de la amplitud
de la respuesta a un error dado, lo cual consigue una respuesta más
rápida pero esto lleva al problema de oscilación.
En el documento
US-A-5 506 776 se describe un
procedimiento para controlar un servo mecanismo de acuerdo con el
preámbulo de la reivindicación 1. Un sistema de control de un servo
mecanismo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 10 es
también conocido a partir del documento
US-A-5 506 776. Más específicamente,
el documento US-A-5 506 776 describe
un procedimiento para generar una señal de error en un bucle de
retroalimentación provisto de una ganancia variable para accionar el
elemento accionado para reducir la señal de error, en el que la
ganancia puede tener sólo dos valores, 0 y un valor previamente
definido, dependiendo de si la posición del valor absoluto de error
es mayor o no que un límite previamente definido.
Por lo tanto sería deseable proporcionar un
procedimiento que mejore la rigurosidad del control para un servo
mecanismo, sin complicar indebidamente el aparato y su
funcionamiento.
De acuerdo con ello, es el principal objeto de la
presente invención superar los problemas de la técnica anterior
asociados con el control PID de servo mecanismos y la velocidad de
respuesta y proporcionar un procedimiento mejorado para controlar un
servo mecanismo.
Para conseguir esto, el procedimiento de la
invención está caracterizado por las características reivindicadas
en la parte caracterizante de la reivindicación 1 y la invención
proporciona un sistema de control de acuerdo con la parte
caracterizante de la reivindicación 10.
Básicamente, de acuerdo con la presente invención
se proporciona un procedimiento mejorado para controlar un servo
mecanismo caracterizado porque la ganancia variable está provista de
acuerdo con una función del crecimiento relacionada con ambos
valores, el valor absoluto y la señal de error y el valor absoluto
de la velocidad de la señal de mandato, en el que la función de la
ganancia variable incrementa con el valor absoluto de la señal de
error y el valor absoluto de la velocidad de la señal de mandato y
tiene un valor máximo finito y un valor mínimo
positivo.
positivo.
El procedimiento de la invención es aplicable a
casi todos los tipos de sistemas de control de servo mecanismos. En
una aplicación general, es útil controlar el estado del sistema,
utilizando un accionamiento, el cual proporciona medios de cambio
del estado del sistema y un sensor de retroalimentación, el cual
proporciona medios para medir el estado del sistema, para
proporcionar un valor de retroalimentación al sistema de control.
Ejemplos de estos tipos de sistemas incluyen el control de servo
mecanismos de un motor eléctrico con un dispositivo de
retroalimentación de la posición montado en el árbol; una máquina
accionada mediante un pistón hidráulico con un dispositivo de
retroalimentación de la posición; el control de la corriente
eléctrica en un motor eléctrico; el control del nivel de agua en una
caldera, el control de equipo aeronáutico como por ejemplo los
sistemas de la posición de los alerones de las alas de un avión; el
control de las válvulas en plantas de procesos químicos, etc.
El procedimiento de la invención es aplicable a
todos estos tipos de sistemas para reducir el error de seguimiento,
es decir, la diferencia entre el estado deseado y el estado real de
la variable controlada. También incrementa la velocidad de
respuesta, reduciendo el tiempo necesario para que el sistema
alcance un valor del nuevo estado dentro de una precisión dada.
Adicionalmente, incremental la rigurosidad del control, es decir,
reduce el error de seguimiento inducido por perturbaciones
externas.
Una característica del procedimiento de la
invención es la capacidad de mejorar el comportamiento de los
sistemas de control de servo mecanismos los cuales utilizan un
sensor de retroalimentación digital. A diferencia de los sistemas de
la técnica anterior, los cuales tienen una ganancia limitada cuando
utilizan un sensor de retroalimentación digital, el procedimiento de
la invención permite variar la ganancia, elevándola sólo cuando es
necesario, como por ejemplo como cuando ocurre una perturbación, o
cuando aumenta la velocidad.
Por ejemplo, en los sistemas de la técnica
anterior, como por ejemplo un sistema de control de la posición que
utiliza un motor eléctrico con un codificador óptico, la naturaleza
discreta del codificador reduce la ganancia máxima del bucle del
sistema a velocidades muy bajas. A velocidades bajas, la detección
de la velocidad basada en el codificador no es precisa y la
elevación de la ganancia del bucle produce fuertes vibraciones
alrededor de la posición de equilibrio. El procedimiento de la
invención permite una ganancia variable, capacitando de ese modo un
control más
riguroso.
riguroso.
Otras características y ventajas de la invención
se harán evidentes a partir de los dibujos y la descripción
siguientes.
Para una mejor compresión de la invención con
respecto a las realizaciones de la misma, se hace referencia a los
dibujos que se acompañan, en los cuales números iguales designan los
correspondientes elementos o secciones a través de los mismos y en
los cuales:
la figura 1 es un diagrama de bloques esquemático
de un sistema de control simplificado de servo mecanismos; y
las figuras 2a-b ilustran cuadros
de flujo de un procedimiento para controlar el sistema de la figura
1 de acuerdo con el procedimiento de la presente invención.
Con referencia ahora a la figura 1, se representa
un diagrama de bloques esquemático de un sistema de control
simplificado de servo mecanismos 10, por ejemplo, en una aplicación
que proporciona el control de la posición que utiliza un motor
eléctrico como sistema de accionamiento. El sistema de control 10
comprende un sistema de retroalimentación de bucle cerrado provisto
de un generador de la posición de mandato 12, un detector de error
14, un control 16, un accionamiento 18 y un dispositivo de
retroalimentación de la posición 20. El control 16 se representa con
una ecuación escrita en forma de un bucle de control PID, expresada
como una transformada de Laplace. Las variables de control
representadas en la figura 1 se definen como sigue:
- C
- Posición de mandato, la cual es la posición con la que se instruye al sistema para que la alcance
- V_{c}
- velocidad de mandato, la cual es la velocidad del mandato de posición
- E
- Posición real, la cual es la posición presente del sistema, como por ejemplo el ángulo del árbol de un motor eléctrico
- \epsilon
- Error de posición = (Posición de mandato) - (Posición real)
- I
- Valor de retroalimentación del accionamiento (por ejemplo, corriente de un motor eléctrico)
En la mayoría de los sistemas convencionales, las
ecuaciones de control se pueden escribir en la forma del bucle de
control PID como sigue:
\vskip1.000000\baselineskip
(1)I = Ki*
\int \epsilon *dt + Kp* \epsilon + Kd*d \epsilon
/dt
\newpage
Existen muchas variaciones, adiciones y
algoritmos más elaborados, estando la mayoría de ellos provistos de
los mismos parámetros básicos definidos (los coeficientes PID):
- Ki
- Coeficiente de retroalimentación integral
- Kp
- Coeficiente de retroalimentación proporcional
- Kd
- Coeficiente de retroalimentación diferencial
En muchos casos, las ecuaciones se escriben en un
formato diferente, pero mediante transformación matemática se pueden
escribir del mismo modo, a veces con algunos términos adicionales.
Una técnica común de expresar la ecuación utiliza la transformada de
Laplace, en la cual F(s) representa la función de
transferencia del sistema físico, como se representa en la figura
1.
De acuerdo con los principios de la presente
invención, el procedimiento mejorado de control de servo mecanismos
utiliza la misma forma de la ecuación (1), pero los parámetros de la
ecuación se ajustan de un modo específico, como se describe
adicionalmente aquí.
A fin de describir el algoritmo utilizado en el
procedimiento mejorado de control por la invención, la parte
siguiente de la descripción proporciona definiciones para las
variables de control, sus relaciones y el efecto sobre el
procedimiento de control mejorado.
1) Kg se define como una variable utilizada para
cambiar la ganancia del bucle de control. Esta variable afecta a la
ganancia de la ecuación PID (1). En el procedimiento de la
invención, está variable es una función combinada del error de
posición y la velocidad de mandato. A una velocidad de mandato cero
y un error de posición cero, Kg = 1, es decir los coeficientes de
PID no cambian. Durante el movimiento, los valores de la velocidad
de mandato y del error de posición aumentan. Kg cambiará entonces a
un valor incrementado lo cual causará que el sistema responda
fuertemente a fin de reducir el error de posición.
2) t_KgPar se define como el coeficiente que
establece la velocidad de cambio de Kg con la velocidad de mandato.
A este coeficiente se le asigna un valor fijo para un sistema dado y
define la relación entre Kg y el error de posición.
3) nKd se define como el coeficiente que
establece la velocidad de cambio de Kg con la velocidad de mandato.
A este coeficiente se le asigna un valor fijo para un sistema dado y
define la relación entre Kg y la velocidad de mandato.
4) VelocidadMin se define como un parámetro
umbral de la velocidad. A este coeficiente se le asigna un valor
fijo para un sistema dado y define la relación entre Kg y el mandato
de velocidad. Cuando la velocidad de mandato está muy por debajo del
valor fijo dado, Kg es independiente de la velocidad de mandato.
Cuando la velocidad de mandato excede de ese valor, Kg aumenta
progresivamente con la velocidad de mandato.
5) MaxKg se define como un límite superior para
Kg. La variación de Kg con la velocidad de mandato y el error de
posición está limitada a ese valor máximo.
6) KgFiltro se define como un parámetro para
filtrar Kg, cuando Kg decrece. A fin de evitar discontinuidades en
la respuesta de retroalimentación, se aplica un filtro de paso bajo
del tiempo a Kg cuando el valor de Kg está decreciendo. No se aplica
el filtro cuando Kg está creciendo.
Con las definiciones anteriores, se puede
presentar la siguiente ecuación de acuerdo con el procedimiento de
control de la invención, que representa la cantidad de
retroalimentación aplicada al sistema de control del servo
mecanismos (aquí: retroalimentación integral)
(2)I = Integral
+ Kp \cdot Kg^2. \epsilon + Kd \cdot Kg \cdot d
\epsilon/dt
En donde Integral se define como sigue:
(3)Integral
(t+td) = Integral (t) + dt \cdot Kii \cdot Kg \cdot Kg \cdot
Kg \epsilon + dt \cdot Kip \cdot Kg \cdot Kg \cdot d
\epsilon/dt
Kii y Kip están definidos como sigue: (en dónde
|\epsilon| representa el valor absoluto de \epsilon)
Si (|\epsilon|>0) y (d|\epsilon|/dt>0),
entonces [Kii=Kis, Kip=Kiv]
De otro modo [Kii=Ki, Kip=0]
(4)Kg se
calcula mediante la siguiente fórmula: Valor inicial de Kg, Kg =
1
(5)TKg =
f(|\epsilon|,
|V_{C}|)
En donde f es una función de crecimiento de
ambos, el error de posición |\epsilon| y de la velocidad de
mandato |V_{C}|, con un valor máximo finito y un valor mínimo
positivo de 1. Se pueden escoger muchas funciones matemáticas o
tablas de valores de acuerdo con estas reglas para f y para la
realización preferida se escogió la siguiente función:
(6)Tkg1 =
{nKd*abs|V_{C}| + VelocidadMin}/{|V_{C}| + VelocidadMin} +
t_KgPar
*|\epsilon|
(7)Si (Tkg >
MaxKg), entonces Tkg =
MaxKg
(8)Si (Tkg >
Kg), entonces Kg =
Tkg
(9)De otro
modo, Kg(t+dt) =
Kg(t)+KgFiltro*dt(TKg-Kg(t))
De acuerdo con el procedimiento de control de la
invención, las ecuaciones de control anteriores (1)-(9) proporcionan
las siguientes funciones:
Los parámetros de retroalimentación se
incrementan por Kg. En equilibrio, es decir cuando el error de
posición es pequeño, y cuando la velocidad es baja, se requiere
generalmente un funcionamiento suave y en tales casos es deseable
limitar la ganancia de retroalimentación de forma que se eviten
vibraciones en el sistema de control. Otra razón para limitar la
ganancia de retroalimentación a bajas velocidades es que la mayoría
de los sistemas de servo control tienen un comportamiento no lineal
en estado estable, debido a la fricción, la naturaleza digital de
los dispositivos de retroalimentación, el juego de los engranajes y
otras limitaciones físicas. En muchos casos, estas limitaciones
físicas limitan la ganancia de retroalimentación máxima del sistema
de control en estado estable. Sin embargo, durante el movimiento, se
puede permitir una ganancia de retroalimentación mucho mayor.
De acuerdo con los principios del procedimiento
de la invención, Kg hace posible cambiar la ganancia durante el
movimiento y la combinación específica de las variables de la
velocidad de mandato y del error de posición en la fórmula de Kg
(las ecuaciones 4-9 anteriores) proporciona un modo
práctico de cambiar la ganancia sin introducir oscilaciones en el
sistema de control.
También, el valor de Kg se eleva a un exponente
matemático diferente para cada parámetro de retroalimentación y esto
mantiene la estabilidad del bucle de control para todos los valores
de Kg en la gama < MaxKg.
En los sistemas convencionales, la
retroalimentación integral es proporcional a la integral del error
de posición. Si la ganancia de retroalimentación integral se
incrementa, entonces se presenta el problema de sobretensión y se
obtiene la inestabilidad del sistema. En el ámbito de la presente
invención, se observó que cuando se reduce el error de posición, la
integral ha alcanzado un valor suficiente como para compensar las
perturbaciones causadas por el error de posición. Sin embargo, en
los sistemas convencionales, el término integral continúa creciendo
y cuando el error de posición finalmente retorna a cero, el término
integral tiene un valor demasiado grande y es la fuente de sobre
tensión. Esta es la principal razón por la que se establecen límites
en la ganancia de retroalimentación integral.
De acuerdo con la presente invención, el término
de retroalimentación integral crece fuertemente cuando está
creciendo el error de posición, pero crece lentamente (o para cuando
Ki=0), cuando el error de posición está decreciendo. Esto elimina
las causas de la sobre tensión y por lo tanto la ganancia de
retroalimentación integral puede tener un valor mucho mayor, tan
grande como más de 10 veces.
De forma similar, el procedimiento de la
invención aplica este enfoque a la integral de la derivada del error
de posición (Kiv). Puesto que la integral de la derivada del error
de posición está relacionada con el error de posición, Kiv aumenta
la denominada ganancia de retroalimentación proporcional Kp sin
crear oscilaciones.
Con referencia ahora a las figuras
2a-b, se ilustra un cuadro del flujo de un
procedimiento para controlar el sistema de la figura 1 de acuerdo
con el procedimiento de la presente invención, por ejemplo, en una
aplicación que proporciona el control de posición utilizando un
motor eléctrico como accionamiento del sistema. En la realización
preferida, el procedimiento se incorpora en una rutina del programa
de control, el cual típicamente corre en un sistema de computador de
un equipo de control, el cual puede estar implantado en una pastilla
de microprocesador NEC V 853, o en otra, de acuerdo con la
experiencia en las técnicas de programación.
La rutina de control descrita en las figuras
2a-b corre en el equipo de control y en el bloque 25
la rutina de control es solicitada repetidamente, típicamente
mediante una interrupción o retraso a fin de solicitar la rutina a
intervalos regulares. En el bloque 28, se calcula el intervalo de
tiempo entre la solicitud presente y la última solicitud de la
rutina de control. Típicamente, si se utilizan intervalos regulares,
la variable dt se puede establecer a un valor constante.
En el bloque 30, a fin de calcular la velocidad,
el valor anterior de la posición se almacena en la memoria. En el
bloque 32, se mide la posición de mandato actual y la posición del
sistema y se calcula la diferencia, resultando en el error de
posición \epsilon. Estos valores de posición de mandato y de
posición del sistema son leídos a través de dispositivos de
interfaz, provistos en la aplicación específica, tales como
codificadores digitales.
En el bloque de 34, se calcula un valor objetivo
para el factor de ganancia (Kg), utilizando las fórmulas de las
ecuaciones (5) y (6). Está fórmula incrementa progresivamente la
ganancia con el error de posición y la velocidad de mandato. En el
bloque 36, se comprueba el valor objetivo para la ganancia, y si el
valor objetivo para la ganancia es inferior que el actual, se aplica
un filtro a Kg en el bloque 38. Esto deja una ganancia más elevada
durante algún tiempo durante una perturbación, proporcionando de ese
modo al sistema más tiempo para la estabilización antes de rebajar
la ganancia de vuelta a su valor inicial.
Si el bloque 36 de prueba del valor objetivo para
la ganancia muestra que es mayor que el actual, en el bloque 40 la
ganancia salta inmediatamente a un valor elevado a fin de responder
rápida y fuertemente a la perturbación detectada. En el bloque 42,
se calcula la retroalimentación proporcional y diferencial de
acuerdo con la fórmula presentada. La retroalimentación proporcional
se multiplica por la ganancia Kg al exponente 2 y la
retroalimentación diferencial se multiplica por la ganancia Kg.
En el bloque 44, se comprueba el error de
posición, para determinar si es creciente o decreciente y la rutina
de control selecciona los valores para los parámetros de
retroalimentación integral de acuerdo con ello. Si el error de
posición está creciendo, entonces en el bloque 46 se incrementa la
ganancia de retroalimentación y se escoge un valor alto de la
retroalimentación integral (ecuaciones (2)).
Si, sin embargo el error de posición decrece,
entonces esto significa que la retroalimentación integral ha
alcanzado finalmente un valor que llevará al sistema hacia la
posición de mandato. Si la retroalimentación integral fuera a
continuar creciendo, entonces cuando el sistema finalmente alcanzara
la posición de mandato, el valor de la retroalimentación integral
sería demasiado grande y se crearía una sobre tensión. Por lo tanto,
en el bloque 48, se selecciona un valor bajo para Kii y se
selecciona un valor cero para Kip.
En el bloque 50, la retroalimentación integral se
calcula por la ecuación (2) y en este paso, Kii se multiplica por Kg
al exponente 3 y Kip se multiplica por Kg al exponente 2.
En el bloque 52, la retroalimentación total
calculada es la salida al sistema. En el bloque 54, se alcanza el
final de la rutina de control y la rutina es solicitada otra vez por
el programa del sistema en el siguiente de intervalo de tiempo
dt.
En una realización alternativa, el sistema de
retroalimentación de bucle cerrado puede estar implantado en un
procesador de señal analógico, de acuerdo con las técnicas de diseño
normales.
Habiendo descrito el procedimiento de la
invención con respecto a ciertos pasos específicos, se entenderá que
la descripción no significa una limitación, puesto que
modificaciones adicionales les serán sugeridas a aquellos expertos
en la técnica y se pretende cubrir tales modificaciones ya que
quedan dentro del ámbito de las reivindicaciones anexas.
Claims (12)
1. Procedimiento para controlar un servo
mecanismo, dicho procedimiento comprendiendo los pasos de:
generación (12) de una señal de mandato (C) que
representa una cantidad física deseada,
accionamiento (18) de un elemento accionado para
que produzca una salida de dicha cantidad física (E) de acuerdo con
dicha señal de mandato,
medición (14) de dicha cantidad física de salida
(E) y comparación con dicha señal de mandato,
generación de una señal de error (\epsilon) que
representa la diferencia entre dicha señal de mandato (C) y dicha
salida medida (E), y
provisión (16, 20) de dicha señal de error
(\epsilon) en un bucle de retroalimentación (F(s), I)
provisto de una ganancia variable (Kg) para accionar dicho elemento
accionado de un modo que se reduzca dicha señal de error
(\epsilon) a un valor cero,
caracterizado porque dicha ganancia
variable (Kg) está provista de acuerdo con una función de
crecimiento (TKg) relacionada con ambos valores, el valor absoluto
de dicha señal de error (|\epsilon|) y el valor absoluto de la
velocidad (|V_{C}|) de dicha señal de mandato, en el que dicha
función de la ganancia variable (TKg) aumenta con dicho valor
absoluto de dicha señal de error (|\epsilon|) y dicho valor
absoluto de la velocidad (|V_{C}|) de dicha señal de mandato y
tiene un valor máximo finito y un valor mínimo positivo.
2. El procedimiento de la reivindicación 1
caracterizado porque dicho bloque de retroalimentación (I)
comprende elementos que representan la retroalimentación
diferencial, la retroalimentación proporcional y la
retroalimentación integral.
3. El procedimiento de la reivindicación 2
caracterizado porque dicha ganancia variable (Kg) se aplica a
dicho elemento de retroalimentación diferencial con un exponente de
uno en dicho bucle de retroalimentación (I).
4. El procedimiento de la reivindicación 2
caracterizado porque dicha ganancia variable (Kg) se aplica a
dicho elemento de retroalimentación proporcional con un exponente de
dos en dicho bucle de retroalimentación (I).
5. El procedimiento de la reivindicación 2
caracterizado porque dicha ganancia variable (Kg) se aplica a
dicho elemento de retroalimentación integral con un exponente de
tres en dicho bucle de retroalimentación (I).
6. El procedimiento de la reivindicación 1
caracterizado porque dicho procedimiento se aplica a un
sistema de control de la posición (10) en el cual dicho elemento
accionado está provisto como un motor y dicha función de ganancia
variable (TKg) está provista de acuerdo con la siguiente
ecuación:
Tkg1 = {nKd*abs|V_{C}| +
VelocidadMin}/{|V_{C}| + VelocidadMin} + t_KgPar *|\epsilon| en
donde, si (Tkg > MaxKg), entonces Tkg = MaxKg
Y en la que:
V_{C} = velocidad de mandato, la cual es la
velocidad del mandato de posición,
VelocidadMin = un parámetro umbral de la
velocidad
MaxKg = un límite superior para Kg
T_KgPar = un coeficiente que establece la
velocidad de cambio de Kg con la velocidad de mandato
\epsilon = error de posición
7. El procedimiento de la reivindicación 1
caracterizado porque adicionalmente comprende el paso de
filtrado (36) de dicha función de la ganancia variable (TKg) de un
modo simétrico aplicando un filtro de tiempo de paso bajo (38) a
dicha ganancia variable (Kg) cuando su valor disminuye, no cuando su
valor aumenta.
8. El procedimiento de la reivindicación 6
caracterizado porque dicha señal de error (\epsilon)
comprende un error de posición y dicho bucle de retroalimentación
(TKg1) comprende un elemento de retroalimentación integral el cual
se ajusta de acuerdo con una derivada del valor absoluto de dicha
señal del error de posición (\epsilon), de forma que dicho
elemento de retroalimentación integral tiene un valor relativamente
elevado cuando dicha señal del error de posición (\epsilon)
aumenta y un valor relativamente bajo cuando dicha señal del error
de posición (\epsilon) disminuye.
9. El procedimiento de la reivindicación 6
caracterizado porque dicha señal de error (\epsilon)
comprende un error de posición y dicho bucle de retroalimentación
(TKg1) comprende un elemento de retroalimentación integral del error
de la velocidad el cual se ajusta de acuerdo con una derivada del
valor absoluto de dicha señal del error de posición (|\epsilon|),
de forma que dicho elemento de retroalimentación integral tiene un
valor relativamente elevado cuando dicha señal del error de posición
(\epsilon) aumenta y un valor relativamente bajo cuando dicha
señal del error de posición (\epsilon) disminuye.
10. Sistema para controlar un servo mecanismo
(10) comprendiendo:
medios (12) para la generación de una señal de
mandato (C) que representa una cantidad física deseada,
medios (18) para el accionamiento de un elemento
accionado para que produzca una salida de dicha cantidad física (E)
de acuerdo con dicha señal de mandato,
medios (14) para la medición de dicha cantidad
física de salida (E) y para compararla con dicha señal de mandato
(C),
medios para la generación de una señal de error
(\epsilon) que representa la diferencia entre dicha señal de
mandato (C) y dicha salida medida (E), y
medios (16, 20) para la provisión de dicha señal
de error (\epsilon) en un bucle de retroalimentación (F(s),
I) provisto de una ganancia variable (Kg) para accionar dicho
elemento accionado de un modo que se reduzca dicha señal de error
(\epsilon) a un valor cero,
caracterizado porque dicha ganancia
variable (Kg) está provista de acuerdo con una función de
crecimiento (TKg) relacionada con ambos valores, el valor absoluto
de dicha señal de error (|\epsilon|) y el valor absoluto de la
velocidad (|V_{C}|) de dicha señal de mandato, en el que dicha
función de la ganancia variable (TKg) aumenta con dicho valor
absoluto de dicha señal de error (|\epsilon|) y dicho valor
absoluto de la velocidad (|V_{C}|) de dicha señal de mandato y
tiene un valor máximo finito y un valor mínimo positivo.
11. El sistema de control de la reivindicación 10
caracterizado porque dichos medios (16, 20) para proporcionar
dicha señal de error en un bucle de retroalimentación comprende una
unidad de procesamiento implantada en un microcontrol programado con
programas de control.
12. El sistema de control de la reivindicación 10
caracterizado porque dichos medios (16, 20) para proporcionar
dicha señal de error en un bucle de retroalimentación comprende una
unidad de procesamiento implantada en un procesador de señal
analógico.
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