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Controllo open-loop vs closed-loop

Trasformatori, macchine rotanti ed azionamenti

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[1] Controllo open-loop vs closed-loop

Messaggioda Foto UtenteGaAsFET » 22 mar 2018, 8:23

Un saluto a tutti.

Vorrei fare qualche esperimento per pilotare un motorino piezo (PAD7344 http://www.noliac.com/products/motors/pad7344/) con la massima precisione e accuratezza possibile, ma sono a digiuno di soluzioni pratiche.

Leggevo che esistono fondamentalmente due approcci possibili: open-loop o closed-loop, con vantaggi nettamente a favore del secondo costi a parte.

Avete sotto mano due schemi applicativi per capire il principio di funzionamento che sta alla base delle due soluzioni?

Quando avrò capito vorrei utilizzare un controller basato su Arduino, anche se il produttore suggerisce di utilizzare un suo prodotto specifico,

Grazie
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[2] Re: Controllo open-loop vs closed-loop

Messaggioda Foto Utenteg.schgor » 22 mar 2018, 8:38

Vedi qui
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[3] Re: Controllo open-loop vs closed-loop

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 22 mar 2018, 10:29

Sei sicuro che non ti basti una risoluzione di 1/3600° (che credo corrisponda, in questo caso, all'accuratezza, visto che se ho capito bene funzionerà come uno stepper)?
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[4] Re: Controllo open-loop vs closed-loop

Messaggioda Foto UtenteGaAsFET » 22 mar 2018, 13:08

Cari Giovanni e Sandro,
intanto grazie delle risposte.

Può darsi che abbia omesso dei particolari utili per inquadrare il problema che devo studiare.

Mi accingo a farlo adesso, riconfermando la mia completa ignoranza in materia di controlli di stepper / motori / macchine di azionamento in generale. Quindi non stupitevi se scriverò qualche castroneria, piuttosto correggetemi.

Il problema nello specifico è che devo utilizzare quel PAD7344 per generare un movimento lineare per un piccolo PCB che contiene dei sensori ed è esposto ad un campo magnetico statico devastante (> 14 Tesla).
Non posso utilizzare step-motor perché i campi generati e presenti si influenzano a vicenda, le misure vengono falsate e i motori si troverebbero a contrastare una forza magnetica troppo impegnativa.
Date le dimensioni e i pesi in gioco il PAD piezoelettrico è la soluzione ideale, tranne per il fatto di dover trasformare la rotazione in spostamento lineare (boh :roll: ), cosa a cui penserò dopo.
Lo spostamento deve essere molto accurato e preciso, nel senso che il PCB si muoverà lungo un asse (verticale) parallelo al campo magnetico statico, all'interno di un tubo non metallico di diametro di circa 3 cm, in cui deve essere stipato tutto il sistema di traslazione.

Queste le specifiche del piezo:

Immagine

Da qui nasce la mia necessità di voler capire bene come gestire questo dispostivo.
Il produttore ovviamente raccomanda l'utilizzo del loro driver NDR8310 (http://www.noliac.com/products/drivers/ndr8310/), a me invece piacerebbe poter controllare in modo indipendente il piezo per generare uno spostamento lineare accurato.

Mi ripropongo di rileggere con maggior attenzione l'articolo sui controlli a anello aperto/chiuso.
Però credo già di aver capito che il circuito di controllo debba essere necessariamente ad anello chiuso.

Ringrazio tutti coloro che offrono il proprio contributo ;-)
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[5] Re: Controllo open-loop vs closed-loop

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 22 mar 2018, 17:12

Guardando velocemente i documenti del costruttore di quei motori, si capisce che è possibile usarli più o meno come degli stepper.
Siccome però ne sappiamo relativamente poco, già capire esattamente come pilotarli in open-loop (passo-passo) è difficile, figuriamoci pilotarli in anello chiuso.

Per questo, secondo me, l'anello chiuso va valutato solo se si è certi che il posizionamento open-loop non sia sufficiente.
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[6] Re: Controllo open-loop vs closed-loop

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 22 mar 2018, 17:39

PS: nel mio post di prima ho sbagliato, si tratterebbe di poci più di 1/500 di grado (ho scritto cos'è un arco secondo).
Un encoder che ti permetta di controllare in closed-loop con una precisione del genere sarebbe parecchio costoso e anche difficile da gestire, praticamente impossibile da gestire con un Arduino.

Se intendi chiudere l'anello sulla posizione effettiva del meccanismo controllato (per evitare errori dovuti a giochi meccanici ecc), allora ci potrebbero essere degli altri motivi a favore dell'anello chiuso (sempre tenendo presente che è difficile farlo con Arduino!).

Costruire un convertitore per quel motore, comunque, non è un lavoro semplicissimo.
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[7] Re: Controllo open-loop vs closed-loop

Messaggioda Foto UtenteGaAsFET » 23 mar 2018, 0:59

Capisco, quindi meglio tentare una soluzione OL... Giusto?
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[8] Re: Controllo open-loop vs closed-loop

Messaggioda Foto Utentealdofad » 23 mar 2018, 8:30

La cosa più semplice è di analizzare l'output del driver NDR8310. E' un'esigenza lavorativa in campo elettromedicale, giusto?

Per l'utilizzo in anello chiuso non vedo altra scelta che applicare un encoder ma sarà un problema porlo direttamente sul motore perché non è predisposto con l'asse che sporge dall'altro senso
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[9] Re: Controllo open-loop vs closed-loop

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 23 mar 2018, 9:09

Se il costruttore prevede anche il controllo closed-loop, immagino che venda anche motori con sensore già calettato.

Le specifiche del controllo non lo conosciamo, ma a parte requisiti di carico e dinamica, come dicevo sopra è poco probabile che l'open-loop non soddisfi la precisione.
In ogni caso, come dice Foto UtenteGaAsFET, la cosa migliore sarebbe avere un driver a disposizione. Nella descrizione sul sito parlano anche della possibilità di danneggiamento del motore, se il pilotaggio non viene fatto correttamente (ad esempio con fronti troppo ripidi). Bisogna anche fare i conti coi costi di sviluppo e con l'affidabilità, per cui non è così scontato capire se una soluzione artigianale sia conveniente.
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[10] Re: Controllo open-loop vs closed-loop

Messaggioda Foto UtenteGaAsFET » 23 mar 2018, 9:33

aldofad ha scritto:La cosa più semplice è di analizzare l'output del driver NDR8310. E' un'esigenza lavorativa in campo elettromedicale, giusto?


Sul confine tra biochimico e biofisico, comunque non lontano dalle applicazioni biomediche (MRI) ;-)

Per l'utilizzo in anello chiuso non vedo altra scelta che applicare un encoder ma sarà un problema porlo direttamente sul motore perché non è predisposto con l'asse che sporge dall'altro senso


Si. Purtroppo devo riguardare tutto l'impianto teorico di OL e CL, son passati tanti anni dagli studi scolastici ed ho lavorato per 20 anni in un settore che non richiedeva competenze di questo tipo.

Forse l'errore l'ho commesso io inizialmente dando informazioni troppo sommarie: alla fine quello che devo realizzare è utilizzare il piezo per creare uno spostamento lineare controllato e preciso. Quando preciso lo posso decidere, direi che una risoluzione < 1mm è già sufficiente per iniziare a lavorare.
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