ES2857585T3 - Procedimiento de funcionamiento de un sistema con accionamientos acoplados mecánicamente y un ordenador de nivel superior y un sistema - Google Patents

Procedimiento de funcionamiento de un sistema con accionamientos acoplados mecánicamente y un ordenador de nivel superior y un sistema Download PDF

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Abstract

Procedimiento de funcionamiento de un sistema con accionamientos (2, 3) acoplados mecánicamente entre sí, en particular sin resbalamiento, y un ordenador (1) de nivel superior, que está conectado a los accionamientos (2, 3) por medio de una conexión de bus de datos, en el que en cada accionamiento es determinado un valor real respectivo de una magnitud, es decir, el valor real de una magnitud física del accionamiento respectivo, y es transmitido, en particular mediante una conexión de bus de datos, al ordenador de nivel superior, en donde el ordenador de nivel superior determina para cada accionamiento un valor nominal de magnitud asociado a este accionamiento respectivo, es decir, el valor nominal de una magnitud física del accionamiento respectivo, en donde el ordenador de nivel superior (1) presenta controladores, en donde a cada accionamiento se le asigna uno de los controladores, en particular de forma única, en donde el controlador asignado al accionamiento respectivo regula el valor real de la magnitud del accionamiento respectivo al valor nominal de la magnitud del accionamiento respectivo al determinar como valor de ajuste un valor nominal de una velocidad asignada al accionamiento respectivo y, en particular, lo transmite al accionamiento respectivo mediante una conexión de bus de datos, en donde el accionamiento respectivo presenta un controlador respectivo al que es alimentado el valor de velocidad real respectivo, determinado en el accionamiento, de un motor eléctrico del accionamiento y que regula este valor de velocidad real respectivo en respuesta al valor nominal de velocidad respectivo transmitido por el ordenador de nivel superior mediante el ajuste de la tensión del motor o de la corriente del motor eléctrico del accionamiento respectivo, caracterizado por una etapa de conmutación durante el funcionamiento, que tiene como efecto que en lugar de la magnitud física del accionamiento sea usada otra magnitud física del accionamiento para el control, llevándose a cabo la conmutación de forma selectiva, es decir, de manera que en lugar del valor real de la magnitud física del accionamiento respectivo sea usado el valor real de otra magnitud física del accionamiento respectivo y que en lugar del valor nominal de la magnitud física del accionamiento respectivo sea usado el valor nominal de la otra magnitud física del accionamiento respectivo.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de funcionamiento de un sistema con accionamientos acoplados mecánicamente y un ordenador de nivel superior y un sistema
La invención se refiere a un procedimiento de operación de un sistema con accionamientos acoplados mecánicamente entre sí, en particular sin deslizamiento, y un ordenador de nivel superior.
Es de conocimiento general un accionamiento multieje que comprende una pluralidad de accionamientos. Por accionamiento se entiende en la presente memoria un motor eléctrico alimentado por un convertidor cuya velocidad, es decir, la velocidad de rotación, puede ser controlada por medio del convertidor. Para esto, el accionamiento dispone de una detección de velocidad respectiva, es decir, una detección de la velocidad de giro del eje accionado por el accionamiento.
A partir del documento DE 102013002782 A1, es conocido un accionamiento de eje con un dispositivo para reducir el juego mecánico.
A partir del documento DE 102013 016770 A1, es conocido un dispositivo de control de motores para controlar una pluralidad de motores que accionan un cuerpo accionado.
A partir del documento DE 102014 115881 A1, es conocido un procedimiento de aumento de un intervalo de detección de corriente en un sistema que comprende un motor multifásico.
A partir del documento DE 102010020598 A1 es conocido un procedimiento de control de embrague para el arranque de una máquina con transmisión híbrida.
La invención se basa, por tanto, en la tarea de accionar conjuntamente los accionamientos de un accionamiento de varios ejes, en particular cuando se quiere conseguir una comunicación sencilla.
De acuerdo con la invención, la tarea es resuelta por medio del procedimiento de acuerdo con las características indicadas en la reivindicación 1.
Las características importantes de la invención en el procedimiento son que el procedimiento ha sido previsto para operar un sistema con accionamientos que están acoplados mecánicamente entre sí, en particular sin deslizamiento, y con un ordenador de nivel superior que está conectado a los accionamientos por medio de una conexión de bus de datos,
en el que en cada accionamiento es determinado un valor real respectivo de una variable, es decir, el valor real de una variable física del accionamiento respectivo, y transmitido, en particular mediante una conexión de bus de datos, al ordenador superior,
en el que el ordenador superior determina para cada accionamiento un valor nominal de magnitud asociado a este accionamiento respectivo, es decir, el valor nominal de una magnitud física del accionamiento respectivo,
en el que el ordenador de nivel superior presenta controladores, y es asignado a cada unidad uno de los controladores, en particular de forma única,
en el que el controlador asignado al accionamiento respectivo regula el valor real de la variable del accionamiento respectivo al valor nominal de la variable del accionamiento respectivo al determinar un valor nominal de una velocidad asignada al accionamiento respectivo como valor de control y, en particular, lo transmite al accionamiento respectivo mediante una conexión de bus de datos,
en el que el accionamiento respectivo presenta un controlador respectivo al que se alimenta el valor de velocidad real respectivo determinado en el accionamiento, de un motor eléctrico del accionamiento y que regula este valor de velocidad real respectivo en respuesta al valor nominal de velocidad respectivo transmitido por el ordenador de nivel superior mediante el ajuste de la tensión del motor o de la corriente del motor eléctrico del accionamiento respectivo.
Es ventajoso en este caso que cada accionamiento tenga un eje accionado por el motor eléctrico alimentado por el convertidor del accionamiento, cuya velocidad es controlada de acuerdo con la especificación del ordenador de nivel superior, siendo esta especificación de velocidad determinada por el ordenador de nivel superior de tal manera que el par del accionamiento se controla a un valor nominal deseado. Este valor nominal deseado es determinado a su vez en función de los valores reales de los pares de los accionamientos.
Además, es ventajoso que los accionamientos sean operados de la misma manera, en particular en contraste con el control maestro-esclavo, en el cual el maestro es operado de manera diferente a los esclavos. Además, el procedimiento de acuerdo con la invención requiere la misma velocidad de transmisión de datos para todas las unidades. Ninguna de las unidades requiere una velocidad de transmisión de datos mayor o menor que la de las otras unidades.
Así, los accionamientos de un accionamiento multieje son operables conjuntamente, y se puede lograr una comunicación sencilla.
De acuerdo con la invención, en lugar de la variable, es utilizada otra variable,
en particular, de manera tal que, en lugar del valor real de la magnitud física del accionamiento respectivo, sea utilizado el valor real de otra magnitud física del accionamiento respectivo, y que, en lugar del valor nominal de la magnitud física del accionamiento respectivo, sea utilizado el valor nominal de la otra magnitud física del accionamiento respectivo. La ventaja de esto es que se puede lograr un mejor control. De este modo, dependiendo de la aplicación respectiva, se puede utilizar un procedimiento de control que presenta una mejora calidad de control.
En una realización ventajosa, la variable respectiva es la posición respectiva o el par respectivo del accionamiento respectivo. Es ventajoso que el mejor procedimiento de control pueda ser seleccionado entre dos procedimientos de control diferentes, es decir, el mejor para la aplicación respectiva, como máquina o sistema.
En una realización ventajosa, los controladores de los accionamientos y/o los controladores del ordenador de nivel superior tienen cada uno controladores lineales, en particular un controlador PI. Una de las ventajas es que se posibilita una aplicación sencilla.
En una realización ventajosa, el accionamiento respectivo comprende un motor eléctrico alimentado por un convertidor respectivo del accionamiento,
en el que el convertidor respectivo proporciona la tensión respectiva del motor. Es ventajoso en este caso que la velocidad del motor eléctrico es controlable mediante el convertidor del accionamiento. Para ello, el variador ajusta la tensión del motor, con lo que se determina el valor real del par del accionamiento. Este valor de par real se transmite al ordenador de nivel superior, donde se controla hasta el valor de par nominal asociado, ajustando en consecuencia el valor de velocidad nominal para el accionamiento respectivo.
En una realización ventajosa, los ejes accionados por los accionamientos están acoplados positivamente entre sí, en particular, mediante engranajes, o de manera no positiva, en particular, mediante una conexión por fricción. En este caso es ventajoso que no se acumulen fuerzas de tensión, ya que en caso de un posible "adelanto" de uno de los accionamientos su par aumenta y, por tanto, en consecuencia, el valor de la velocidad es regulado a la baja secuencia por el ordenador de nivel superior.
En una realización ventajosa, no es realizado ningún control maestro-esclavo en el sistema. Es ventajoso que no sea necesaria la comunicación cruzada entre los accionamientos.
Las características importantes en el procedimiento de operación de un sistema con accionamientos y un ordenador superior son que cada accionamiento tiene un motor eléctrico alimentado por un convertidor, el accionamiento respectivo tiene un medio para detectar una velocidad, en particular, la velocidad de rotación respectiva del rotor del motor eléctrico, el convertidor respectivo tiene un controlador respectivo que regula el valor de velocidad real respectivo a un valor de velocidad nominal respectivo mediante el ajuste de la tensión del motor del motor eléctrico respectivo en consecuencia,
en el que se determina el valor de par real respectivo en el accionamiento y se transmite al ordenador de nivel superior mediante una conexión de bus de datos,
en el que el respectivo valor de la velocidad nominal es determinado por un controlador del ordenador superior como un valor de ajuste, al regular el respectivo valor del par real a un valor nominal del par respectivo, mientras el respectivo valor nominal del par es determinado como una función de los valores reales del par, en particular,
- siendo que los respectivos valores nominales del par corresponden al valor medio de todos los valores reales del par, o
- siendo que los respectivos valores nominales del par corresponden a una proporción respectiva de la suma de todos los valores reales del par.
La ventaja en este caso es que la distribución de la velocidad de transmisión de datos entre el ordenador de nivel superior y la unidad respectiva es uniforme. Además, no es necesaria la comunicación cruzada entre las unidades. Así, se puede lograr una implementación especialmente sencilla.
Las características importantes en el sistema para llevar a cabo el procedimiento mencionado son que no es operado o puede ser operado un control maestro-esclavo. En este sentido, es ventajoso que todos los accionamientos tengan el mismo valor, en particular también en lo que respecta a la velocidad de transmisión de datos necesaria para el control y su respectiva participación en el flujo total de datos. Otra ventaja es que, a diferencia del control maestroesclavo, no hay comunicación cruzada dentro de los convertidores según la invención, sino que todos los convertidores son controlados por igual por el sistema de control de nivel superior y, por lo tanto, la tasa de transmisión de datos es uniforme, en particular, también está distribuida de manera uniforme.
En una realización ventajosa, el ordenador de nivel superior dispone de un medio de conmutación, en particular, para cambiar entre el uso de la primera variable y la otra variable, en particular, en el procedimiento de control. De modo ventajoso, el cambio entre el uso de las dos variables diferentes, como el par y la posición, está habilitado, en particular durante el funcionamiento.
Otras ventajas se derivan de las subreivindicaciones.
La invención será explicará a continuación con más detalle haciendo referencia a las figuras:
En la Figura 1, es esbozado esquemáticamente un ejemplo de realización de acuerdo con la invención.
En este caso, han sido previstos dos accionamientos (2, 3) acoplados en forma mecánica.
El primer accionamiento 2 dispone de un motor eléctrico alimentado por un convertidor que acciona, en el lado de salida, directamente o a través de un engranaje una primera rueda dentada 4, cuyo dentado está engranado con el dentado de una rueda satelital 5, en particular, una rueda dentada central.
El dentado de la rueda satelital 5 engrana a su vez con los dientes de un segundo engranaje 6, que es accionado directamente o a través de un reductor por un motor eléctrico alimentado por un convertidor de un segundo accionamiento 3.
Cada convertidor comprende una unidad de control.
En este contexto, la unidad de control del primer accionamiento 2 regula el valor real de velocidad V1_real hacia un valor nominal de la velocidad V1_nominal ajustando un valor de control en consecuencia, en particular la tensión del motor eléctrico del primer accionamiento 2. Además, la unidad de control del primer accionamiento 2 determina el valor real del par M1_real y lo transmite a un ordenador de nivel superior 1, es decir, el controlador central, a través de un bus de datos. Asimismo, el valor real de velocidad V1_real se transmite a la unidad de control central. Desde la central, el valor nominal de la velocidad V1_nominal se transmite al primer accionador a través del bus de datos y está predeterminado.
Asimismo, la unidad de control del segundo accionamiento 3 regula el valor real de velocidad V2_real hacia un valor nominal de la velocidad V2_nominal ajustando un valor de control en consecuencia, en particular, la tensión del motor eléctrico del segundo accionamiento 3. Además, la unidad de control del primer accionamiento 2 determina el valor real del par M1_real y lo transmite a través de un bus de datos a un ordenador de nivel superior 1, es decir, a la central. Asimismo, el valor real de velocidad V1_actual es transmitido al control central. Desde el sistema de control central, el valor nominal de la velocidad V1_nominal es transmitido al primer accionador a través del bus de datos y se especifica. El ordenador de nivel superior 1 tiene controladores asignados a las respectivas unidades (2, 3).
Uno de estos controladores regula el valor real del par M1_real del primer accionamiento M1_real hacia un valor nominal del par M1_nominal estableciendo el valor nominal de la velocidad V1_nominal como valor de control.
Un segundo de estos reguladores controla el valor real del par M2_real del segundo accionamiento M2_real hacia un valor nominal del par M2_nominal fijando como valor de control el valor nominal de la velocidad V2_nominal.
Los valores nominales del par (M1_nominal, M_2_nominal) son determinados por el ordenador central en función de los valores reales del par (M1_real, M2_real), por ejemplo.
En el ejemplo de realización el objetivo es una distribución uniforme, por lo que rige:
M1 _nominal = (M1_real M2_real) / 2
M2_nominal = (M1_real M2_real) / 2
En otros ejemplos de realización son determinados los valores nominales del par de los accionamientos con otras funciones, tal como, por ejemplo,
M1_nominal = a * M1_real b * M2_real
M2_nominal = c * M1_real d * M2_real
siendo que a, b, c, d son factores proporcionales, en particular, en cada caso un número racional entre 0 y 1.
De modo alternativo también puede ser aplicada en cada caso una función general de acuerdo con:
M1_nominal = f1(M1_real, M2_real)
M2_nominal = f2(M1_real, M2_real)
en la que f1 y f2 son funciones respectivas.
En otra realización de acuerdo con la invención, en lugar del acoplamiento positivo de los accionamientos, ha sido previsto un acoplamiento mecánico no positivo o de otro tipo de accionamientos.
Además, también puede ser utilizado un mayor número de accionamientos, en los que el control es implementado en cascada. De este modo, en el ordenador de nivel superior 1, es determinado un valor nominal del par asociado al accionamiento respectivo según
M1_nominal = f1(M1_real, M2_real, ...Mi_real,. .. MN_real)
M2_nominal = f2(M1_real, M2_real, ...Mi_real, .... MN_real)
Mi_nominal = fi(M1_real, M2_real, ...Mi_real, ..., MN_real)
MN_nominal = fN(M1_real, M2_real, ...Mi_real, ..., MN_real)
Los accionamientos están numerados con la variable de control i, que alcanza de 1 a N.
A partir de la predeterminación respectiva del valor nominal del par y el valor real del par respectivo del correspondiente accionamiento es determinado mediante un controlador correspondiente del ordenador de nivel superior 1, un valor nominal de la velocidad respectivo que es transmitido al accionamiento respectivo, cuyo controlador ajusta su valor real de velocidad respectivo al valor nominal de la velocidad transmitido por el ordenador de nivel 1.
En otro ejemplo de una realización de acuerdo con la invención, en lugar de la variable "par" mencionada en la Figura 1, es utilizada otra variable física, por ejemplo, la "posición", en particular la posición, del accionamiento respectivo.
Para esto, cada accionamiento dispone de un sensor de detección de posición. En el caso de los motores eléctricos rotativos, en este caso es instalado o montado un sensor angular convencional en o sobre el motor eléctrico del accionamiento en cada caso. Los valores angulares detectados representan los valores de posición reales.
Como se muestra en la Figura 2, el primer accionamiento 2 transmite sus respectivos valores de posición detectados actualmente X1_REAL al ordenador de nivel superior 1 y los transmite a un controlador que determina el valor nominal de la velocidad V1_nominal para el primer accionamiento.
Del mismo modo, el segundo accionamiento 3 transmite sus respectivos valores de posición detectados actualmente X2_REAL al ordenador de nivel superior 1 y los transmite a otro controlador que determina el valor nominal de la velocidad V2_nominal para el segundo accionamiento.
De este modo, el valor nominal X1_NOMINAL para el primer controlador es determinado en función de los dos valores de posición X1_REAL y X2_REAL. En consecuencia, el valor nominal X2_NOMINAL para el segundo controlador es determinado en función de los valores de posición reales X1_REAL y X2_REAL de los dos accionamientos (2, 3). Son aplicables las fórmulas correspondientes, como las del par de torsión anteriores.
Además, se puede aplicar a múltiples accionamientos de forma análoga.
En otro ejemplo de realización, ha sido previsto un medio para cambiar entre la realización de acuerdo con la Figura 1 y la realización de acuerdo con la Figura 2 en el controlador de nivel superior.
Por lo tanto, puede ser realizado un control de posición de nivel superior o un control de par de nivel superior en el ordenador de nivel superior 1. La conmutación tiene así el efecto de que en lugar de los valores reales del par sean tenidos en cuenta en el control superior los valores reales de posición, es decir, los valores reales de posición, suministrados por los accionamientos (2, 3) al ordenador de nivel superior 1, o viceversa. En cualquier caso, sin embargo, los mandos superiores determinan las especificaciones del valor nominal de la velocidad de los accionamientos (2, 3).
El cambio entre los dos procedimientos de control durante el funcionamiento es particularmente ventajoso.
Listado de referencias
1 ordenador de nivel superior
2 primer accionamiento
3 segundo accionamiento
4 primera rueda dentada
5 rueda satelital
6 segunda rueda dentada
M1_nominal valor nominal del par para el primer accionamiento M2_nominal valor nominal del par para el segundo accionamiento V1_nominal valor nominal de la velocidad para el primer accionamiento V2_nominal valor nominal de la velocidad para el segundo accionamiento M1_real valor real del par para el primer accionamiento
M2_real valor real del par para el segundo accionamiento V1_real valor real de velocidad para el primer accionamiento V2_real valor real de velocidad para el segundo accionamiento

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de funcionamiento de un sistema con accionamientos (2, 3) acoplados mecánicamente entre sí, en particular sin resbalamiento, y un ordenador (1) de nivel superior, que está conectado a los accionamientos (2, 3) por medio de una conexión de bus de datos, en el que en cada accionamiento es determinado un valor real respectivo de una magnitud, es decir, el valor real de una magnitud física del accionamiento respectivo, y es transmitido, en particular mediante una conexión de bus de datos, al ordenador de nivel superior,
en donde el ordenador de nivel superior determina para cada accionamiento un valor nominal de magnitud asociado a este accionamiento respectivo, es decir, el valor nominal de una magnitud física del accionamiento respectivo,
en donde el ordenador de nivel superior (1) presenta controladores, en donde a cada accionamiento se le asigna uno de los controladores, en particular de forma única, en donde el controlador asignado al accionamiento respectivo regula el valor real de la magnitud del accionamiento respectivo al valor nominal de la magnitud del accionamiento respectivo al determinar como valor de ajuste un valor nominal de una velocidad asignada al accionamiento respectivo y, en particular, lo transmite al accionamiento respectivo mediante una conexión de bus de datos,
en donde el accionamiento respectivo presenta un controlador respectivo al que es alimentado el valor de velocidad real respectivo, determinado en el accionamiento, de un motor eléctrico del accionamiento y que regula este valor de velocidad real respectivo en respuesta al valor nominal de velocidad respectivo transmitido por el ordenador de nivel superior mediante el ajuste de la tensión del motor o de la corriente del motor eléctrico del accionamiento respectivo,
caracterizado por una etapa de conmutación durante el funcionamiento, que tiene como efecto que en lugar de la magnitud física del accionamiento sea usada otra magnitud física del accionamiento para el control, llevándose a cabo la conmutación de forma selectiva, es decir, de manera que en lugar del valor real de la magnitud física del accionamiento respectivo sea usado el valor real de otra magnitud física del accionamiento respectivo y que en lugar del valor nominal de la magnitud física del accionamiento respectivo sea usado el valor nominal de la otra magnitud física del accionamiento respectivo.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque
la magnitud respectiva es la posición respectiva o el par respectivo del correspondiente accionamiento.
3. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por la previsión de controladores lineales, en particular controladores PI, como controladores de los accionamientos y/o controladores del ordenador de nivel superior.
4. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por la previsión de un motor eléctrico para el accionamiento respectivo que es alimentado por un convertidor respectivo del accionamiento, en donde el convertidor respectivo proporciona la tensión respectiva del motor
5. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque
los ejes accionados por los accionamientos están acoplados positivamente entre sí, en particular, por medio de ruedas dentadas, o están acoplados por fricción, en particular por medio de un bloqueo por fricción.
6. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el sistema no se realiza un control maestro-esclavo.
7. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por la previsión de más de dos accionamientos.
ES17745652T 2016-08-22 2017-07-12 Procedimiento de funcionamiento de un sistema con accionamientos acoplados mecánicamente y un ordenador de nivel superior y un sistema Active ES2857585T3 (es)

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