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Hochdynamischer Lageregler mit vollständiger Vorsteuerung und Feininterpolation im Antriebsregler mit Bahnvorgabe durch eine überlagerte numerische Steuerung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000199338D
Original Publication Date: 2010-Sep-09
Included in the Prior Art Database: 2010-Sep-09
Document File: 3 page(s) / 325K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Die Bewegungsführung von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen, Robotern usw. erfolgt üblicherweise über Bahnvorgaben, die von der numerischen Steuerung (NC: engl. Numerical Control) in langsamen Takten dem Antrieb übergeben und dort mittels eines Polynoms feininterpoliert werden, um im schnellen Abtasttakt des Antriebsreglers die Lage- und die Vorsteuerungssollwerte möglichst glatt zu erzeugen. Als Schnittstelle wird derzeit meist die Lage und Geschwindigkeit von der Steuerung an den Antrieb übergeben und im Antrieb aus diesen Daten ein Polynom dritten Grades mit stetiger Lage und Geschwindigkeit erzeugt. Für die Kraftwerte ist das so erzeugte Polynom jedoch unstetig.

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Hochdynamischer Lageregler mit vollständiger Vorsteuerung und Feininterpolation im Antriebsregler mit Bahnvorgabe durch eine überlagerte numerische Steuerung

Die Bewegungsführung von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen, Robotern usw. erfolgt üblicherweise über Bahnvorgaben, die von der numerischen Steuerung (NC: engl. Numerical Control) in langsamen Takten dem Antrieb übergeben und dort mittels eines Polynoms feininterpoliert werden, um im schnellen Abtasttakt des Antriebsreglers die Lage- und die Vorsteuerungssollwerte möglichst glatt zu erzeugen. Als Schnittstelle wird derzeit meist die Lage und Geschwindigkeit von der Steuerung an den Antrieb übergeben und im Antrieb aus diesen Daten ein Polynom dritten Grades mit stetiger Lage und Geschwindigkeit erzeugt. Für die Kraftwerte ist das so erzeugte Polynom jedoch unstetig.

Im Folgenden wird als neuartige Lösung vorgeschlagen, zusätzlich den Kraftwert an den Antrieb zu übergeben und in die Berechnung einzubeziehen, um somit stetige Kraftwerte zu erhalten. Zu diesem Zweck wird im Antrieb aus den Werten der Lage, Geschwindigkeit und Kraft TLR des aktuellen und des vorherigen Steuerungs-Taktes ein Polynom fünften Grades ermittelt, mit der Randbedingung in diesen Bahnparametern stetig zu sein. Dieses Polynom kann dann sowohl für den Lagesollwert als auch für die Vorsteuerung von Geschwindigkeit und Kraft verwendet werden. Der mathematische Ansatz ist in Abbildung 1 dargestellt. Somit lassen sich auch die Kraftwerte feininterpolieren und die Bahnvorgabe durch das Polynom genauer approximieren. In Abbildung 2 ist beispielhaft der Vergleich der Approximationen eines Lagesprungs mittels eines Polynoms dritten Grades und mittels eines vorschlagsgemäßen Polynoms fünften Grades mit Berücksichtigung des Kraftwertes dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Approximation der Beschleunigung bei dem Polynom fünften Grades bei Null startet und auch endet, also in den NC-Punkten nicht springt. Mit der Verwendung des Polynoms dritten Grades ist die Beschleunigung nicht beeinflussbar und springt in den NC-Punkten. Weiterhin ist in Abbildung 3 beispielhaft der Vergleich der Approximationen einer viertel Periode einer sinusförmigen Lage mitt...