Estymacja zmiennych stanu w czasie rzeczywistym: Filtracja cyfrowa szumów pomiarowych w pętli zamkniętej
Precyzyjne wyznaczenie prędkości i przyspieszenia z sygnału enkodera położenia przy bardzo niskich obrotach napędu wiąże się z powstawaniem szumów kwantyzacji. Różniczkowanie sygnału dyskretnego wprowadza opóźnienia oraz szum, co ogranicza maksymalne wzmocnienie pętli sprzężenia zwrotnego i wywołuje drgania osi.
Cyfrowe Obserwatory Stanu (obserwatory Luenbergera oraz rozszerzony filtr Kalmana – EKF) łączą cyfrowy model fizyczny napędu z sygnałem z enkodera. Procesor DSP w czasie rzeczywistym estymuje rzeczywistą prędkość, położenie oraz chwilowy moment zakłócający (pochodzący od tarcia lub ugięcia paska). Pozwala to na natychmiastowe podanie prądu kompensacyjnego do uzwojeń przed pojawieniem się błędu pozycji, eliminując drgania i zwiększając sztywność dynamiczną napędu bez konieczności stosowania dodatkowych czujników.
Główne zalety stosowania obserwatorów Kalmana w Motion Control:
- Idealnie płynny sygnał prędkości: Brak szumów kwantyzacji przy ultra-niskich obrotach (1 obr/min).
- Kompensacja tarcia w czasie rzeczywistym: Przełamanie oporów tarcia statycznego bez przeregulowania pozycji docelowej.
Symulator Błędu Podążania Osi przy Niskiej Prędkości (Standard PID vs Obserwator Kalmana)
Author: INTEGRATORPRZEMYSŁOWY.PL
