Input Shaping zur Vermeidung von Vibrationen
Auch bei einem kaum möglichen, perfekten Abgleich (Schleppfehler = 0) treten bei fast allen Rampenformen, also auch bei den allseits beliebten Polynomen 3. Ordnung (also ruck-begrenzte Profile), während des Beschleunigens und Abbremsens Schwingungen an "Anbauten" auf, die nicht ausgeregelt werden können, da an der schwingenden Komponente keine Rückführung (also ein Feedback) existiert. Beispiel: Kameras, in vielen Anwendungen laufen Aufzeichungensgeräte an Linearantrieben mit sehr kurzen Beschleunigungs- und Abbremsrampen mit, die die Aufzeichnung erst nach hinreichendem Abklingen der Schwingung starten können.
Durch Modifikation der Rampenformen können Schwingungen dieser Art unter Umständen vermieden werden. "Input Shaping" ist ein patentiertes Verfahren der Firma Convolve, Inc. (USA), Externer Link zu Convolve
Bei diesem Verfahren wird die ursprüngliche Rampenform mit Dead-Beat-Impulsen in der Steuerung so "gefaltet" (Convolution = Faltung), dass anregende Oberwellen von Rampenformen ausgelöscht werden. ACS Motion Control hat dafür in der Steuerungssoftware entsprechend parametrierbare Polynome hinterlegt, die online die modifizierte Rampenform errechnen, egal, ob im Trapez- und im Dreiecksbetrieb gefahren wird. Das Verfahren ist sehr robust, auch bei (kleineren) Änderungen der auszulöschenden Schwingungen. Das Verfahren ist anwendbar bei Frequenzen > 10 Hz. Zum Errechnen der Koeffizienten der Polynome werden auf der Website von Convolve lediglich die Wertepaare (Schwingungsfrequenz und die Dämpfung) abgefragt.
Im oberen Bild ist im roten Graphen der nicht modifizierte Geschwindigkeitsverlauf zu sehen, das Schwingverhalten (eines Anbaus) auf dem grünen Graphen, gemessen mit einem zusätzlichen Lagegeber, ist ausgeprägt. Das untere Bild zeigt eine Input-Shaping-Anwendung, die einen modifizierten Geschwindigkeitsverlauf (roter Graph) verwendet, was zu einem reduzierten Schwingverhalten des Anbaus führt (grüner Graph). Die Positionierzeiten sind aber fast identisch!
Tipp: Zum Online-Parametrieren sind ein Zugang zur Website von Convolve und die Option "Input Shaping" in der ACS-Steuerung notwendig. Die Zugangsdaten zum Online-Parametrieren erhalten Sie bei Kauf der Option "Input Shaping" von ACS Motion Control.
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