2192972401

Użytkownicy oczekują od maszyn technologicznych do obróbki metalu nie tylko odtwarzania programu obróbki zapisanego w G-kodzie. ale wielu różnych funkcji dodatkowych. Do najważniejszych zaliczyć należy':

-    łatwość obsługi i programowania,

-    otwartość i elastyczność struktury sprzętowo-programowej,

-    budow a modułowa,

-    zapewnienie dynamiki i precyzji sterowania,

-    zapewnienie bezpieczeństwa i niezawodności.

-    trwałość i dbałość o środowisko naturalne wszystkich elementów' systemu sterowania.

We współczesnych obrabiarkach sterowanych numerycznie wy magana jest bardzo duża precyzja ruchu w osiach posuwu - jest to jeden z tych czynników, które zapewnione na odpowiednio wysokim poziomie ułatwiają integrację kolejnych podsystemów poprawiających pracę obrabiarki.

Zapewnienie wysokiej dokładności i powtarzalności osiągania zadanego położenia i prędkości ruchu, zaś w przy padku synchronizacji ruchu wielu osi również precyzyjnego odtwarzania zadanego kształtu, odbywać się musi pomimo występowania w układzie błędów wy konania samej maszy ny lecz również zmienności w czasie i zależnie od czynników zewnętrznych kluczowych parametrów' obróbki.

Prace nad poprawą jakości regulacji pozycji i prędkości w obrabiarkach sterowanych numerycznie prowadzone są od wielu lat. Zastosowanie technologii procesorów sygnałowych pozwoliło na podjęcie zagadnienia uw zględniania w arunków pracy maszyny oraz występujących w układzie nieliniow ości do modyfikacj i prędkości serwonapędu. Nie zmieniło jednakże podejścia do projektowania samego układu regulacji.

Interesujące jest, że większość prac nad poprawą jakości obróbki skrawaniem, pomimo zastosowania wyrafinowanych algorytmów i metod obliczeniowych, nie zakończyła się opracowaniem algorytmu, czy choćby zaleceń dla doboru nastaw istniejących na rynku rozwiązań.

Jednym z powodów' takiego stanu rzeczy z całą pewnością byl (do roku 2007) brak rozwiązań technologicznych, umożliwiających efektywną i wy starczająco wydajną implementację złożonych algorytmów sterowania silnikami elektry cznymi. Wcześniejsze opracowania (od roku 1997) bazujące głównie na technologii procesorów sygnałowych, zostają współcześnie wypierane przez technologię reprogra-mowalny ch układów logicznych FPGA w połączeniu z procesorami programowy mi SOPC (ang. Software On a Programmable Chip).

Algorytm regulacji PID, pomimo swej prostoty, jest obecnie najpopulamiej stosowanym rozwiązaniem w aplikacjach przemysłowych, w tym sterowaniu napędami elektrycznymi. Prace nad algorytmami bardziej złożonymi wynikały z konieczności zapewnienia znacznie wyższej aniżeli typowa spotykana w rozw iązaniach przemysłowych precyzja sterowania ruchem maszyn technologicznych.

Należy stwierdzić, iż regulatory a algorytmie PI/PID o stałych nastaw ach, dobranych na bazie informacji o strukturze i parametrach nominalnego modelu sterow anego procesu nie zapewniają odpowiednio wysokiej odporności układu, rozumianej jako utrzymanie stałej jakości przy zmianach parametrów' i występujących w układzie zakłóceniach.

Wynika to z prosty ch zależności, określających w dziedzinie częstotliwości funkcje wrażliwości, zarówno w torze sterowania, w torze zakłóceń, jak i relatywnej funkcji wrażliwości, odnoszącej jakość odtwarzania wartości zadanej w układzie regulacji z regulatorem PID i sterowanym procesem do odtwarzania wartości zadanej w nominalnym układzie regulacji (zawierającym regulator oraz model, na podstaw ie którego regulator nastrojono).