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Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”
Dottorando: Paolo Pascutto1
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PADOVA
DOTTORATO DI RICERCA IN MECCANICA
APPLICATA, XIX CICLO.
ANNO ACCADEMICO 2004/2005
Tutore: prof. Aldo Rossi2
Co-turore: prof. Paolo Gallina1
1 Dip. di Ingegneria Meccanica, Università di Trieste, Via A. Valerio 10 - 34127, TS; pgallina@units.it Tel: +39 (040) 558 2540. pascutto@libero.it
2 Dip. di Innovazione Meccanica e Gestionale, Università di Padova
2
( ) ( )d d dx x l x t T
Attività precedenti
0
( )t
cT F t dt a influenza forza di equilibrio
Plant
DRC BlockpF
uPD
xPlanner
Interaction model
xd
x
t e+
-+
-
T
T
t-T
DRC:
3
Attività precedenti
cc
Fc =Fc(x)
interazione
“elastica”
Fp =Fp(x).
interazione
“viscosa”
4
Risultatiinterazione
“elastica”
interazione
“viscosa”
1cF
Dove:- qm, cm dipendono dal materiale
- b dipende dalla pianificazione della traiettoria
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Difetto :
- La forza di quilibrio dipende da a e dai parametri che identificano la relazione F-v.
Sviluppi Futuri del DRC:
- Studio di un DRC che consenta di settare la forza di equilibrio con un solo parametro, indipendentemente dalla relazione F-v
(DVRC ?)
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Teoria del DVRC – background -
(Delayed Velocity Reference Control)
Fp < Fmax
Fp = Fmax
Fp > Fmax
x
incrementare x
mantenere x
ridurre x
Fp =Fp(x).
x
pF
veq
Fmax
Per mantenere Fp = Fmax
( ) 0
0
0
d p
d p p
d p p
x F
x per F F
x per F F
( )=0
7
Teoria del DVRC – background -
x
x
(Delayed Velocity Reference Control)
Fp < Fmax
Fp = Fmax
Fp > Fmax
incrementare
mantenere
ridurre
maxmax
( ) 1 pd p
Fx F A
F
maxmax
max max maxmax0 0
11
1
dp
t td
p p
dxd A F dt
dt F
dxA t F dt A t F dt A t T
dt F
max0 0
1t t
p pT F dt F dtF
( ) 0
0
0
d p
d p p
d p p
x F
x per F F
x per F F
( )=0
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Teoria del DVRC – background -
(Delayed Velocity Reference Control)
( ) 0
0
0
d p
d p p
d p p
x F
x per F F
x per F F
maxmax
( ) 1 pd p
Fx F A
F
maxmax
max max maxmax0 0
11
1
dp
t td
p p
dxd A F dt
dt F
dxA t F dt A t F dt A t T
dt F
max0 0
1t t
p pT F dt F dtF
Da qui ha origine
il nome DVRC
max
max max maxmax0 0 0
1
d
t t t
d p
dx A t T dt
x A t T dt A t F dt dt A mF
t
dtTt0
t tp
t
d AdtdtF
FtAdtTtAx
0
max
0 maxmax
0
max
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Teoria del DVRC
x
( )P d D d pm x c x k x x k x x F x
max
1def
F px F xF
0
t
FT dt
- Stabilità
- Condizione di equilibrio
t t
F
t
d dtdttgdtTtggx0 00
)(
t
dtTt0
xFdt
dgkgkxkxkcxm
xFdt
dgkgkxkxkcxm
FDPPd
pDPPd
max
10
DVRC - equilibrio
max1 0 1 1F F pF F
- Condizione di equilibrio indipendente da legame F-v
- Forza di equilibrio settata con un solo parametro
xFdt
dgkgkxkxkcxm
xFdt
dgkgkxkxkcxm
FDPPd
pDPPd
max
[…]
11
DVRC - equilibrio
F
max1 0 1 1F F pF F
DVRC tende a mantenere invariato il punto di funzionamento
veq
1
xFF Zona “pericolosa”
Zona
Produttività
ridotta
Significato FF: collegato a grado di pericolosità
P.To funzionamento ottimale
Fp =Fp(x).
x
pF
veq
Fmax
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DVRC – Osservazione
cost0 dd xx 2cost txx dd
1max
F
FpF - Work –
Optimum Condition
0max
F
FpF - NOT Working –
Null force
Risultato cercato Problema
Si accoppia un controllo di velocità al controllo di forza
Fd d
dgx 1
13
DVRC – Controllo di Velocità
max
1def
F px F xF
)(0
tdtTtt
maxV
xdef
V
0
t
FT dt t
V dtT0
maxFFp maxVx
)(0
tdtTtt
dtTtggx
t
d
0
dtTtggx
t
d
0
funzione F
Velocity delay
Risultato DVRC
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DVRC - equilibrio
x
xVV V
DVRC tende a mantenere invariato il punto di funzionamento
1
Zona “pericolosa”
Zona
Produttività
ridotta
Significato FV: collegato a grado di pericolosità
P.To funzionamento ottimale
max1 0 1V V x V
x
Vmax
VmaxVmax x
15
DVRC – Unione Controlli F-V
max
1def
F px F xF
t
dtT0
max ,F V maxV
xdef
V
E’ scelta a favore della
sicurezza )(
0
tdtTtt
dtTtggx
t
d
0
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DVRC – Unione Controlli F-V
Plant
pF
F
V
uPD
xPlanner
Interaction model
xd
x
e+
-
T
h
x.
DVRC Block
max ,F V
h
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DVRC - stabilità- Trattazione unica per controllo di forza/velocità
FFd d
dgx 11
Accelerazione massima consentita:
Ha un massimo!
NB. b=Amax
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DVRC – Test Setup-NI
6024E -NI CVI
compiler -
1kHz - load cell FUTEK
LRF300
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DVRC – Hotwire)sin()( tvvtx
smmv 3smmv 1
srad28.6
)sin()( tFFtF
)sin()( tFFtF
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DVRC – Risultati TestsmV /005.0max
NF 22.0max 2
max 1.0 smA
Taglio EPS
Moto libero
21
DVRC – Risultati TestsmV /005.0max
NF 22.0max 2
max 1.0 smA
Taglio EPS
Moto libero
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DVRC – Risultati TestsmV /005.0max
NF 22.0max 2
max 1.0 smA
Taglio EPS
Moto libero
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DVRC – ConclusioniIl DRC aveva mostrato dei difetti nei casi in cui l’inerazione è velocity dependant
Questa è stata la motivazione che ha richiesto lo sviluppo di un nuovo controllo NTB
Il DVRC sviluppato consente di settare, per un task, la forza ottimale, la velocità ottimale di moto
libero e l’accelerazione massima del corpo.Simulazioni e test sperimentali hanno confermato i risultati teorici
Il lavoro è stato pubblicato sull’International Journal of Machine Tools and Manifacture
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Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”
Dottorando: Paolo Pascutto1
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PADOVA
DOTTORATO DI RICERCA IN MECCANICA
APPLICATA, XIX CICLO.
ANNO ACCADEMICO 2004/2005
Tutore: prof. Aldo Rossi2
Co-turore: prof. Paolo Gallina1
1 Dip. di Ingegneria Meccanica, Università di Trieste, Via A. Valerio 10 - 34127, TS; pgallina@units.it Tel: +39 (040) 558 2540. pascutto@libero.it
2 Dip. di Innovazione Meccanica e Gestionale, Università di Padova