用户故事

贝加莱工业自动化利用基于模型的设计开发的虚拟传感器算法提高伺服驱动性能

挑战

利用虚拟传感器提高伺服驱动器的定位精度和速度

解决方案

利用MATLAB和Simulink进行基于模型的设计,对虚拟传感器进行建模,并万博1manbetx设计一个利用传感器优化性能的控制器

结果

  • 开发时间减少了70%
  • 关键性能指标提高30%或以上
  • 专业区块集支持的客户设计流程万博1manbetx

“如果没有基于模型的设计,我们的小团队要在六个月的期限内完成任务是不现实的。如果我们必须用C语言来完成,我们甚至都不会开始这个项目。我们在MATLAB和Simulink中进行的快速分析、可视化和控制器设计使这个项目成为可能。”万博1manbetx

Engelbert Gruenbacher博士,贝加莱工业自动化

贝加莱工业自动化伺服驱动器用于广泛的工业自动化过程,包括包装,印刷,瓶灌装,吹塑。为了提高伺服驱动性能,贝加莱最近在公司的ACOPOS系列伺服驱动中添加了虚拟传感器技术。该技术使用复杂的算法来确定当电机加速或减速时弯曲的载荷位置。

贝加莱的工程师使用MATLAB进行基于模型的设计®和仿真软万博1manbetx件®实施虚拟传感器并创建区块集,使B&R客户能够建模和模拟采用新伺服驱动技术的自动化过程。

贝加莱固件小组组长Engelbert Gruenbacher博士说:“使用MATLAB和Sim万博1manbetxulink的早期建模和仿真使我们能够快速评估虚拟传感器的可行性。”“通过在Simulink中精炼和优化控制器设计,我们在最大程度上提高了驱动器的精度和速度,同时最大限度地减万博1manbetx少了能源消耗。”

挑战

B&R客户通常需要精确定位连接到B&R伺服电机的柔性连杆的末端。由于增加传感器来检测位置会增加成本,一个由三名B&R工程师组成的团队负责寻找一种经济高效的替代方案。他们首先需要确定,在给定当前电机位置和扭矩的情况下,是否可以使用数学模型来计算连杆端的位置。如果这个解决方案被证明是可行的,团队将有不到六个月的时间来设计控制器并实现一个功能齐全的原型。

贝加莱希望通过为客户提供资源来建模和模拟基于贝加莱伺服驱动器和虚拟传感器的自动化系统,从而将自己与竞争对手区分开来。

来自贝加莱的ACOPOSmulti。

解决方案

B&R使用MATLAB和Simulink选择基于模型的设计,以加快ACOPOS伺服驱动器虚拟传感万博1manbetx器技术的发展。

利用MATLAB和System Identification Toolbox™,工程团队根据测量的输入-输出数据创建了电机负载的数学近似。

他们使用Si万博1manbetxmulink和Control System Toolbox™创建了一个状态空间控制器模型,其中包括用于状态估计的卡尔曼滤波器。

在Si万博1manbetxmulink中,他们运行控制器和设备的仿真,改变设备参数以了解不同的负载如何影响系统行为,并调整控制器参数以使性能最大化。

在MATLAB中对仿真结果进行后处理表明,虚拟传感器可以提供显著的性能增益,包括显著缩短稳定时间(定位命令和链路结束振荡之间的时间)。

该团队将基于Simulink模型的C代码集成到伺服驱动控制器上。他们通过将此C实现作万博1manbetx为C MEX S函数合并到Simulink系统模型中,运行仿真,并将仿真结果与原始Simulink控制器模型产生的结果进行比较,验证了此C实现。

工程师创建了Simulink模块集,其中包括AC万博1manbetxOPOS伺服驱动和B&R同步伺服电机的参数化模块。该模块集通过广泛的系统级仿真得到验证,并作为C MEX s -函数提供。贝加莱的客户使用区块集对使用贝加莱产品的自动化系统进行建模和模拟。s manbetx 845

Simulink的ACOPOS区块集,使B&R的万博1manbetx客户能够在硬件可用之前模拟机器。

结果

  • 开发时间减少了70%“用C语言或类似语言开发和调试虚拟传感器算法需要花费大量的时间和精力,”Grunbacher说,“我们使用MATLAB和Simulink将开发时间减少了至少70%。”万博1manbetx

  • 关键性能指标提高30%或以上“我们在Simulink中设计和改进的控制器将稳定时间减少了30%,位置精度至少提高了50万博1manbetx%,”Grunbacher说,“这些改进使我们的客户能够缩短生产周期并提高质量。”

  • 专业区块集支持的客户设计流程万博1manbetx.“我们越来越多的客户在他们自己的开发过程中使用模型,我们在Simulink中创建的B&R ACOPOS区块集使这些客户更容易使用我们的产品,”Gruenbacher指出。s manbetx 845万博1manbetx“他们的过程工程师可以在硬件可用之前使用Simulink中的模块集来模拟机器,并运行在真实机器上进行的万博1manbetx有风险的测试。”

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