ITUB20155957A1

ITUB20155957A1 - Metodo di controllo di un motore elettrico di una servo pompa di un macchinario industriale per modificare una pressione idraulica applicata dalla servo-pompa ad un carico.

Info

Publication number: ITUB20155957A1
Application number: ITUB2015A005957A
Authority: IT
Inventors: Davide Colombo; Roberto Molteni; Antonio Visioli; Luca Simoni
Original assignee: Gefran Spa
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-05-27
Also published as: EP3174192B1; EP3174192A1

Description

METODO DI CONTROLLO DI UN MOTORE ELETTRICO DI UNA SERVO POMPA DI UN MACCHINARIO INDUSTRIALE PER MODIFICARE UNA PRESSIONE IDRAULICA APPLICATA DALLA SERVO-POMPA AD UN CARICO.

DESCRIZIONE

SFONDO TECNOLOGICO DELL'INVENZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione si riferisce in generale al settore degli azionamenti elettrici ed elettronici per il controllo di macchine industriali e particolarmente, ma non limitativamente, per il controllo di una unità idraulica o sevo-pompa di una macchina per stampaggio plastico (Injection Molding Machine o IMM). In particolare, 1'invenzione riguarda un metodo di controllo di un motore elettrico di una servo pompa di tale macchina per stampaggio al fine di modificare una pressione idraulica applicata dalla servo-pompa ad un carico.

Arte nota

Unità idrauliche di macchine per lo stampaggio plastico (Injection Moulding Machine o IMM) sono oggigiorno realizzate in modo da comprendere motori elettrici, per esempio di tipo brushless, configurati per azionare pompe, per esempio a giri variabili. Tali unità idrauliche sono denominate servo-pompe dagli esperti del settore. Le moderne macchine per stampaggio plastico comprendono anche una unità di azionamento elettronica configurata per controllare la movimentazione del motore della servo-pompa.

Rispetto alle soluzioni di macchine per stampaggio usate in passato, le moderne macchine per stampaggio plastico impieganti servo-pompe offrono vantaggi in termini di riduzione delle dimensioni della macchina ed anche in termini di riduzione dei consumi e del rumore emesso durante le lavorazioni.

Come noto, in una macchina per stampaggio plastico, una fase ''critica" della lavorazione è quella di iniezione. Il materiale plastico fuso viene portato, generalmente mediante una vite senza fine, verso un ugello che distribuisce tale materiale plastico su uno stampo. In questa fase è necessario garantire che i valori di pressione nel circuito idraulico della servopompa che comanda la vite senza fine non deviino da un valore medio prefissato, per evitare che il materiale da stampare crei sbavature o mancati riempimenti dello stampo. In particolare, si richiede all'unità di azionamento elettronico che controlla il motore della servo-pompa di mantenere la pressione nel circuito idraulico ad un valore medio, definito dall'utilizzatore della macchina in base al materiale utilizzato, riducendo il più possibile i disturbi quali le dannose oscillazioni o ripple del valore di tale pressione.

Per il controllo delle servo-pompe, metodologie note prevedono l'impiego in sequenza di tre controlli, ciascuno dei quali è ad anello chiuso: un controllo di pressione, un controllo di velocità ed un controllo di coppia motrice.

Tali metodologie di controllo note, se da un lato consentono di ridurre i disturbi, non permettono tuttavia di ottenere risultati soddisfacenti in molte applicazioni, specialmente nel caso di disturbi ripetitivi, come accade nel caso di macchine per stampaggio plastico. Infatti, tali metodologie di controllo ad anello chiuso sono efficaci per seguire il riferimento di pressione dentro la banda passante del sistema di controllo, ma non consentono di abbattere ripple di pressione aventi componenti in frequenza superiori a tale banda passante.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è quello di escogitare e mettere a disposizione un metodo di controllo di un motore elettrico associato ad una servopompa di un macchinario industriale la cui esecuzione permetta di modificare una pressione idraulica applicata dalla servo-pompa ad un carico, per esempio oleodinamico, del macchinario, superando almeno parzialmente gli inconvenienti sopra lamentati in relazione alle metodologie di controllo note.

Tale scopo viene raggiunto mediante un metodo di controllo di un motore elettrico di una servo-pompa di un macchinario industriale in accordo con la rivendicazione 1.

Forme di realizzazione preferite di tale metodo di controllo sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti 2-10 .

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del metodo di controllo di una servo-pompa di un macchinario industriale secondo 1'invenzione risulteranno dalla descrizione di seguito riportata di esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, in cui:

la figura 1 illustra, esemplificativamente, uno schema a blocchi di un apparato di controllo di servopompa comprendente una unità elettronica di controllo operante in accordo con il metodo della presente invenzione collegata ad una unità idraulica o servopompa ;

la figura 2 illustra uno schema a blocchi di un esempio di realizzazione di un dispositivo inverter o drive compreso nell'unità elettronica di controllo della servo-pompa di figura 1;

la figura 3 illustra uno schema a blocchi funzionali di un esempio di realizzazione di un blocco di controllo di processo dell'inverter di figura 2;

la figura 4A illustra, in un diagramma in funzione del tempo, un esempio di segnale errore di pressione rilevato in un caso reale in relazione ad un apparato di controllo di servo-pompa;

la figura 4B illustra, in un diagramma in funzione della frequenza, le ampiezze del segnale errore di pressione della figura 4A;

la figura 5A illustra, in un diagramma in funzione del tempo, un esempio di segnale errore di pressione rilevato da simulazione per 1'apparato di controllo di servo-pompa in seguito all'applicazione del metodo di controllo dell' invenzione;

la figura 5B illustra, in un diagramma in funzione della frequenza, le ampiezze del segnale errore di pressione della figura 5A;

la figura 6A illustra un diagramma in funzione del tempo di un segnale di pressione rilevato in relazione all'apparato di controllo di servo-pompa prima e dopo l'applicazione del metodo di controllo dell'invenzione; la figura 6B illustra diagrammi in funzione del tempo, prima e dopo l'applicazione del metodo di controllo della presente invenzione, di:

un segnale di coppia generato dal motore dell'apparato di controllo di servo-pompa, e

un segnale di compensazione di coppia generato nell'unità elettronica di controllo;

la figura 7 illustra un diagramma di flusso di un algoritmo del metodo di controllo della presente invenzione;

la figura 8 illustra un diagramma di flusso di un algoritmo di calibrazione impiegato nel metodo di figura 7.

Nelle suddette figure 1-8 elementi uguali o analoghi verranno indicati mediante gli stessi riferimenti numerici .

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLE FORME DI REALIZZAZIONE PREFERITE

Con riferimento alla figura 1, uno schema a blocchi semplificato di un apparato di controllo di servo-pompa che comprende una unità idraulica o servopompa 200 collegata ad una unità elettronica di controllo 100 in accordo con la presente invenzione è, complessivamente, indicato con il riferimento numerico 1000.

Tale apparato di controllo di servo-pompa 1000 è impiegabile in un macchinario per usi industriali, particolarmente, ma non limitativamente, in una macchina per stampaggio plastico (Injection Holding Machine o IMM) o similare.

In particolare, la servo-pompa 200 comprende un motore elettrico M, per esempio un motore trifase di tipo brushless, avente un rotore a magneti permanenti e uno statore a campo magnetico rotante, configurato per azionare una pompa Pu, per esempio una pompa a giri variabili, collegata ad un carico oleodinamico 10 del macchinario attraverso un circuito idraulico 11. La servo-pompa 200 è configurata per azionare il carico, per esempio oleodinamico, 10 modificando la pressione idraulica applicata al circuito idraulico 11.

Tale carico oleodinamico 10 si concretizza, per esempio, in una vite senza fine della macchina per stampaggio plastico o in un pistone.

L'unità elettronica di controllo 100 della servopompa 200 comprende un dispositivo inverter o drive INV 300 configurato per generare una pluralità di segnali digitali, per esempio segnali modulati in ampiezza d'impulso PWM (Pulse Width Modulation). Tali segnali PWM sono atti a generare un segnale di tensione in alternata VM per avviare la movimentazione del motore M e sono generati sulla base di segnali di controllo 13 generati, a loro volta, da un controllore a logica programmabile (Programmable Logic Controller o PLC) o da una interfaccia uomo-macchina (Human-Machine Interface o HMI ) 400.

Inoltre, l'apparato di controllo di servo-pompa 1000 comprende un sensore di pressione 14, per esempio operativamente associato al circuito idraulico 11 della servo-pompa 200. Tale sensore di pressione 14 è configurato per generare un primo segnale Pfed indicativo di un valore di pressione attuale rilevato nel circuito idraulico 11 da rendere disponibile all'unità elettronica di controllo 100, in particolare al dispositivo inverter 300.

Il controllore PLC/inter faccia HMI 400 è configurato per generare un secondo segnale Pref indicativo di un valore di pressione di riferimento da inviare al dispositivo inverter 300.

In aggiunta, un terzo segnale Sfed è reso disponibile dal motore M all'unità elettronica di controllo 100. Tale terzo segnale Sfed è indicativo di un angolo Θ di spostamento del rotore del motore M su un piano ortogonale all'asse di rotazione del motore stesso a partire da una posizione di riferimento, pertanto è ricavabile a partire da una velocità di rotazione ω del motore M.

In un primo esempio di realizzazione, tale terzo segnale Sfed è generato da un opportuno sensore fisico, per esempio di velocità, operativamente associato al motore elettrico M. Tale sensore fisico di velocità si concretizza, per esempio, in un encoder tachimetrico o un resolver .

In un esempio di realizzazione alternativo, il suddetto terzo segnale Sfed può essere generato a partire da una stima delle correnti che attraversano il motore elettrico M secondo metodologie note ad un esperto del settore .

In riferimento alla figura 2, in maggior dettaglio, il dispositivo inverter 300 comprende uno stadio di controllo 301 ed uno stadio di potenza 302 (power drive).

Tale stadio di potenza 302 dell'inverter comprende, per esempio, un blocco di potenza 303 che si concretizza in una struttura circuitale a ponte (non mostrata) , per esempio trifase, includente transistori elettronici di potenza, per esempio transistori IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), di tipo noto ad un esperto del settore. Tale stadio di potenza 302 è configurato per trasferire potenza elettrica al motore M, per esempio mediante la tensione in alternata VM, per assicurare la desiderata velocità (o coppia motrice) al motore M stesso, cioè per movimentarlo.

Lo stadio di controllo 301 dell'inverter comprende un blocco di controllo di processamento (process control) 304 Pcont, per esempio un microprocessore o un microcontrollore, configurato per ricevere in ingresso i sopra menzionati primo segnale Pfed, secondo segnale Pref e terzo segnale Sfed,

Sulla base di tali segnali Pfed, Pref, Sfed, il blocco di controllo di processamento 304 è configurato per generare un segnale di comando Tref, in particolare un segnale di coppia, per comandare la movimentazione del motore M della servo-pompa 200.

In particolare, sulla base di tale segnale comando Tref, un blocco modulatore Mod 305 incluso nello stadio di controllo dell'inverter 300, è configurato per generare segnali digitali di sequenza di commutazione SW, cioè segnali indicativi delle sequenze di accensioni/spegnimenti dei transistori elettronici di potenza IGBT dello stadio di potenza 302 dell'inverter.

In riferimento alla figura 3, le elaborazioni eseguite all'interno del blocco di controllo di processamento 304 dell'inverter sui segnali Pfed, Pref e Sfed sono descritte in maggior dettaglio mediante uno schema a blocchi funzionali.

Si osservi che il controllo della pressione in un circuito idraulico il di una servo-pompa 200, prevede generalmente, due controlli ad anello chiuso collegati tra loro in successione, in particolare, un primo controllo 501 ed un secondo controllo 502. Tali controlli 501, 502 sono implementati mediante regolatori 501', 502' di tipo PI (proporzionale integrale) o PID (proporzionale integrale e derivativo) di tipo noto ad un esperto del settore. Nell'esempio descritto di seguito, si fa riferimento ad anelli di controllo comprendenti un primo regolatore 501' PreC ed un secondo regolatore 502' SpeC entrambi di tipo PI.

In relazione al primo anello di controllo 501, un primo nodo sottrattone 5 è configurato per ricevere il primo Pfed ed il secondo Pref segnale di pressione per generare un segnale errore di pressione PE, cioè un segnale indicativo dello scostamento della pressione Pfed rilevata con il sensore 14 dal valore di pressione di riferimento.

Il primo regolatore 501' del primo anello di controllo 501 è configurato per generare un primo segnale di velocità SI a partire da tale segnale errore di pressione PE. In particolare, in una rappresentazione nel dominio della frequenza (dominio di Laplace) , il primo segnale di velocità SI è ottenuto amplificando il segnale errore di pressione PE attraverso un'azione proporzionale e un'azione integrale sulla base della seguente equazione:

in cui un primo KP-Ped un secondo Ki_Pcoefficiente del primo regolatore 501' sono coefficienti opportunamente tarati .

Tale primo segnale di velocità SI rappresenta un segnale di riferimento di velocità alimentato al secondo anello di controllo 502, in particolare ad un primo ingresso di un secondo nodo sottrattone 6, per essere confrontato con il terzo segnale Sfed (per esempio misurato dall'encoder o resolver) e inviato ad un secondo ingresso di tale secondo nodo 6.

Il secondo regolatore 502' è configurato per ricevere in ingresso un segnale errore di velocità SE, in uscita dal secondo nodo sottrattone 6.

Sulla base di tale segnale errore di velocità SE, il secondo regolatore 502' è configurato per generare un quarto segnale BTref indicativo di un valore di coppia motrice applicabile al motore M. Tale quarto segnale BTref rappresenta un riferimento di base di coppia motrice ed è operativamente associato al segnale di comando Tref, cioè un segnale di coppia, che comanda la movimentazione del motore M.

In una rappresentazione nel dominio di Laplace, il quarto segnale BTref è ottenuto amplificando il segnale errore di velocità SE attraverso un'azione proporzionale e un'azione integrale sulla base della seguente equazione :

in cui un terzo Kp-sed un quarto Ki_scoefficiente del secondo regolatore 502' sono coefficienti opportunamente tarati ,

In un esempio di realizzazione vantaggioso, il blocco di controllo di processamento 304 dell'inverter comprende un blocco funzionale compensatore 503 configurato per ricevere in ingresso i sopra menzionati primo Pfed, secondo Pref e terzo Sfed segnale. Sulla base di tali segnali, il blocco compensatore 503 è configurato per generare un segnale Tff rappresentativo di una coppia motrice di compensazione da sommare al quarto segnale sopra ricordato BTref, ad un rispettivo nodo sommatone 7, per generare il segnale di comando Tref per movimentare il motore.

Si fa presente che l'unità elettronica di controllo 100 del macchinario industriale, in particolare 1'inverter 300, è predisposto per caricare ed eseguire codici di un programma per implementare il metodo di controllo della presente invenzione.

In particolare, nell'esempio descritto di seguito, 1'inverter 300 è predisposto per caricare, in una rispettiva memoria, ed eseguire i codici programma per consentire al blocco di controllo di processamento 304 di implementare tale metodo.

In particolare, in riferimento al diagramma di flusso di figura 7, il blocco compensatore 503 del blocco di processamento 304 implementa le seguenti fasi dell'algoritmo 700 del metodo di controllo del motore M di una servo-pompa 200.

Il metodo di controllo, in seguito anche semplicemente metodo 700, comprende una fase simbolica di inizio STR.

Una prima fase 701 del metodo prevede il confronto tra il primo Pfed ed il secondo Pref segnale per generare il segnale errore di pressione PE-Pref-Pfed. In particolare, essendo i segnali Pref e Pfed tempo continui, il valore di tali segnali viene letto ad intervalli regolari, per esempio di 1 msec. Di conseguenza, anche il segnale errore di pressione PE è disponibile ad intervalli di 1 msec.

In seguito, in una fase 702 del metodo, si prevede di trasformare il segnale errore di pressione PE dal dominio del tempo al dominio della posizione angolare (errore nella posizione). Tale fase 702 prevede la moltiplicazione del segnale errore di pressione PE per una funzione trigonometrica calcolata in relazione all'angolo di spostamento Θ ricavato dal terzo segnale Sfed per generare un primo segnale trasformato PEt.

Tale primo segnale trasformato PEt è configurato per essere proiettato, sul piano di riferimento ortogonale all'asse di rotazione del motore M, su due assi immaginari sfasati tra loro di 90° che ruotano alla velocità di rotazione co del motore M.

Si osservi che tale operazione eseguita dal metodo è particolarmente vantaggiosa in quanto prescinde dalle caratteristiche strutturali della pompa PU, prescinde dalla meccanica di montaggio della pompa PU al motore M, dalla tipologia di controllo, dal sistema idraulico e dai possibili ritardi degli encoder impiegati. Pertanto, il metodo 700 è applicabile al controllo di servo-pompe di tipo diverso.

In una successiva fase 703, il primo segnale trasformato PEt è integrato per generare un primo segnale integrato PEint.

In maggior dettaglio, le componenti in fase PEinta ed in quadratura PEintqdel segnale errore di pressione ottenuto in seguito a campionamento, trasformazione e integrazione PEint sono esprimibili mediante le seguenti equazioni :

in cui:

l'angolo Θ è indicativo della posizione assoluta del motore M/pompa PU;

Kb è un coefficiente di guadagno ottenuto con un procedimento di calibrazione che sarà descritto in seguito;

N è un numero intero indicativo del numero di denti/vani della pompa PU della servo-pompa 200.

In un esempio di realizzazione del metodo 700, la funzione trigonometrica impiegata è calcolata in un primo angolo di spostamento Νθ ottenuto moltiplicando l'angolo di spostamento Θ per il numero intero N indicativo del numero di denti interni della pompa PU della servo-pompa 200.

Successivamente, il metodo prevede una fase 704 di trasformazione del primo segnale integrato PEint dal dominio della posizione angolare al dominio del tempo. In particolare, ciò si ottiene moltiplicando il primo segnale integrato PEint per la stessa funzione trigonometrica impiegata nella fase 702, ma stavolta calcolata in relazione alla somma dell'angolo di spostamento Θ sopra menzionato e di un angolo di slittamento o offset 0offdalla posizione assoluta del motore M, per generare un secondo segnale trasformato Tff. Tale secondo segnale trasformato Tff è, in particolare, rappresentativo di un valore di coppia motrice di compensazione.

In particolare, la seconda trasformazione della fase 704, eseguita sulle componenti PEintde PEintqdel segnale errore di pressione calcolate nelle equazioni (3) e (4), permette di ottenere prime componenti El, E2 del secondo segnale trasformato Tff esprimibili con:

El=PEintd*cos (N*0+0off) (5) E2=PEintq*sin (N*0+0off) (6) Il secondo segnale trasformato Tff è, pertanto, esprimibile con l'equazione:

Tff=El+E2=PEintci*cos (N*0+0off)+PEintq*sin (N*0+0off) (7) Successivamente, il metodo 700 prevede una fase 705 di somma del secondo segnale trasformato Tff al quarto segnale BTref per generare il suddetto segnale di comando Tref atto a movimentare il motore M.

Il metodo 700 si conclude con una fase simbolica di fine ED.

In altre parole, il metodo 700 dell'invenzione permette di controllare un disturbo sulla pressione nel circuito idraulico 11 della servo-pompa 200 agendo sulla coppia applicata al motore M,

In riferimento al diagramma di flusso di figura 8, il blocco di controllo di processamento 304 dell'inverter 300 implementa, inoltre, le seguenti fasi di un procedimento di calibrazione 800 associato al metodo di controllo 700 sopra descritto.

In particolare, le fasi del procedimento di calibrazione 800 sono eseguibili prima dell'esecuzione dell'algoritmo 700 dell'invenzione o anche durante il funzionamento del macchinario industriale per identificare e correggere variazioni dovute ad effetti termici o tempo-varianti tipiche di un sistema controllato.

Il procedimento di calibrazione dell'algoritmo 700, in seguito anche semplicemente procedimento 800, comprende una fase simbolica di inizio STR.

Tale procedimento di calibrazione prevede una fase 801 di applicazione, attraverso l'unità elettronica di controllo 100, di un segnale di prova o primo segnale di comando Trefl per movimentare il motore elettrico M, Tale primo segnale di comando Trefl è un segnale periodico.

In un esempio di realizzazione, tale primo segnale di comando Trefl periodico è sinusoidale/cosinusoidale.

Inoltre, tale primo segnale di comando Trefl periodico ha una frequenza F correlata al numero di denti N interni della pompa PU della servo-pompa 200. In maggior dettaglio, la frequenza F del primo segnale di comando Trefl è pari al prodotto di una frequenza di riferimento FI per il numero intero N indicativo del numero di denti interni della pompa PU della servo-pompa 200. La suddetta frequenza di riferimento FI è indicativa della velocità angolare ω di rotazione del motore M.

Per esempio, nel caso di una pompa avente 13 denti interni viene applicato un segnale di comando Trefl comprendente più sinusoidi, ciascuna a frequenza multipla di 13 volte la velocità di rotazione della pompa.

Il procedimento di calibrazione 800 prevede, inoltre, una fase 802 di rilevazione di un ulteriore primo segnale Piedi indicativo del valore di pressione attuale nel circuito idraulico 11 della servo-pompa 200 in seguito all'applicazione del primo segnale di comando Trefl.

Successivamente, il procedimento 800 comprende una fase 803 di rendere disponibile all'unità elettronica di controllo 100 l'ulteriore primo segnale Piedi rilevato.

Il procedimento di calibrazione 800 comprende, inoltre, una fase 804 di processamento dell'ulteriore primo segnale rilevato Pfedl per ricavare informazioni di differenza di ampiezza AM e di differenza di fase PH tra tale ulteriore primo segnale Pfedl rilevato ed il primo segnale di comando Trefl applicato al motore.

In un esempio di realizzazione, la suddetta fase 804 di processamento del segnale Pfedl comprende, inoltre, una fase di generazione 804' del coefficiente di guadagno Kb, impiegato nella fase di integrazione 703 sopra ricordata, calcolando il rapporto tra l'ampiezza del primo segnale di comando Trefl applicato e l'ampiezza dell'ulteriore primo segnale Pfedl rilevato.

Alla luce di ciò, la fase di integrazione 703 del primo segnale trasformato PEt sopra descritta in relazione al metodo 700, comprende una ulteriore fase di moltiplicazione 703' di tale segnale trasformato PEt per il coefficiente di guadagno Kb così calcolato.

In un altro esempio di realizzazione, tale fase di processamento 804 dell'ulteriore primo segnale rilevato Pfedl comprende, inoltre, una fase di generazione 804'' del sopra menzionato angolo di slittamento 0off, impiegato nella fase di trasformazione 704 sopra ricordata in relazione al metodo 700, calcolando la differenza di fase tra l'ulteriore primo segnale Pfedl rilevato ed il primo segnale di comando Trefl applicato al motore.

Il procedimento di calibrazione 800 si conclude con una fase simbolica di fine ED.

Il metodo di controllo 700 ed il relativo procedimento di calibrazione 800 della presente invenzione presentano numerosi vantaggi.

In particolare, la figura 4A illustra, in un diagramma in funzione del tempo, un esempio di segnale errore di pressione PE rilevato in un caso reale durante un test di funzionamento dell'apparato di controllo di servo-pompa 1000. La figura 4B illustra le ampiezze del segnale errore di pressione PE della figura 4A in un diagramma in funzione della frequenza.

Da tali figure 4B-B è evidente che con il blocco compensatore 503 non attivo, anche se il sistema viene controllato e tarato in maniera opportuna al massimo delle possibilità fornite dall'inverter 300, si hanno delle variazioni dell'errore di pressione PE, Le componenti principali di tali errori di pressione hanno frequenza che è funzione della velocità di rotazione ω del motore M e del numero di vani o denti N della pompa PU utilizzata.

La figura 5A illustra, in un diagramma in funzione del tempo, un esempio di segnale errore di pressione ottenuto da simulazione relativo all'apparato di controllo di servo-pompa 1000 in seguito all'applicazione del metodo di controllo della presente invenzione, cioè in seguito all'attivazione del compensatore 503, Il diagramma di figura 5B illustra, in funzione della frequenza, le ampiezze del segnale errore di pressione della figura 5A,

Dal confronto delle suddette figure 4A, 5A e 4B, 5B sono chiaramente rilevabili i vantaggi in termini di riduzione delle oscillazioni (ripple) del segnale errore di pressione PE ottenute con l'applicazione del metodo dell'invenzione. Nel caso specifico di figura 4A, l'oscillazione dovuta al numero di vani N della pompa PU si evidenzia con le armoniche di maggiore ampiezza alle frequenze di 15 Hz e 30 Hz che risultano sostanzialmente modificate o compensate dopo l'applicazione del metodo dell'invenzione, come evidenziato nella figura 5B.

In altre parole, il controllo dell'invenzione è configurato per agire su una determinata frequenza o serie di determinate frequenze del segnale di disturbo della pressione.

Analogamente, in riferimento al diagramma in funzione del tempo di figura 6A ottenuto con una simulazione, si osserva una drastica riduzione delle oscillazioni del segnale di pressione rilevato in relazione all'apparato di controllo di servo-pompa 1000 in seguito all'applicazione all'istante T=25 sec del metodo di controllo dell'invenzione. In particolare, la Richiedente ha verificato che il metodo di controllo proposto riduce le oscillazioni di pressione da circa 1 bar di variazione a 0.2 bar.

La figura 6B illustra un diagramma, in funzione del tempo, di un segnale TOR di coppia motrice generato dal motore M dell'apparato di controllo di servo-pompa 1000 sulla base del segnale di comando Tref=BTref+Tff sopra descritto. In particolare, si nota la variazione di tale segnale di coppia TOR in seguito all'applicazione all'istante T=25sec del metodo di controllo dell'invenzione e il conseguente incremento dell'ampiezza del segnale complessivo. Inoltre, la stessa figura 6B riporta un segnale di coppia corrispondente alla generazione da parte del blocco di compensazione 503 del segnale di compensazione Tff prima e dopo l'applicazione del metodo dell'invenzione.

La riduzione di ampiezza delle oscillazioni (ripple) della pressione applicata dalla servo-pompa 200 al carico 10 che si ottiene con il metodo di controllo dell'invenzione, ha il vantaggio di ridurre le sbavature nelle lavorazioni eseguite con macchine per stampaggio plastico, favorendo al contempo il consolidamento del materiale stampato.

Per analogia, nel controllo di macchinario di sollevamento, l'applicazione del metodo dell'invenzione permetterebbe di ridurre le vibrazioni delle parti del macchinario in movimento.

Alle forme di realizzazione del metodo di controllo dell' invenzione, un tecnico del ramo, per soddisfare esigenze contingenti, potrà apportare modifiche, adattamenti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni. Ognuna delle caratteristiche descritte come appartenente ad una possibile forma di realizzazione può essere realizzata indipendentemente dalle altre forme di realizzazione descritte .

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo di controllo di un motore elettrico (M) associato ad una servo pompa (200) di un macchinario industriale per modificare una pressione idraulica applicata dalla servo-pompa (200) ad un carico (10), in cui detto motore elettrico (M) è movimentabile sulla base di segnali elettrici di attuazione generati da un'unità elettronica di controllo (100), il metodo comprendendo le fasi di: - rendere disponibile, all'unità elettronica di controllo (100), un primo segnale (Pfed) indicativo di un valore di pressione attuale rilevato in un circuito idraulico (11) della servo-pompa (200); - rendere disponibile, all'unità elettronica di controllo (100), un secondo segnale (Pref) indicativo di un valore di pressione di riferimento; - rendere disponibile, all'unità elettronica di controllo (100), un terzo segnale (Sfed) indicativo di un angolo (Θ) di spostamento di un rotore del motore elettrico (M) rilevato su un piano ortogonale all'asse di rotazione a partire da una posizione di riferimento; - generare, sulla base di detti primo (Pfed), secondo (Pref) e terzo (Sfed) segnale, un quarto segnale (BTref) indicativo di un valore di coppia motrice applicabile al motore (M) e operativamente associato ad un segnale di comando (Tref) di coppia configurato per comandare la movimentazione del motore (M) della servo-pompa (200), il metodo comprendendo, inoltre, le seguenti fasi eseguite dall'unità elettronica di controllo: - confrontare il primo (Pfed) ed il secondo (Pref) segnale per generare un segnale errore di pressione (PE); - moltiplicare detto segnale errore di pressione (PE) per una funzione trigonometrica calcolata in relazione a detto angolo di spostamento (Θ) ricavato dal terzo segnale (Sfed) per generare un primo segnale trasformato (PEt); - integrare detto primo segnale trasformato (PEt) per generare un primo segnale integrato (PEint); - moltiplicare detto primo segnale integrato (PEint) per detta funzione trigonometrica calcolata in relazione alla somma di detto angolo di spostamento (Θ) e di un angolo di slittamento (0off) per generare un secondo segnale trasformato (Tff), detto secondo segnale trasformato (Tff) essendo rappresentativo di un valore di coppia motrice di compensazione; - sommare detto secondo segnale trasformato (Tff) al quarto segnale (BTref) per generare detto segnale di comando (Tref).
2, Metodo di controllo di un motore elettrico (M) di una servo-pompa (200) secondo la rivendicazione 1, inoltre comprendente le fasi di: - applicare, attraverso l'unità elettronica di controllo (100), un primo segnale di comando (Trefl) per movimentare detto motore elettrico (M), detto primo segnale di comando (Trefl) essendo un segnale periodico; - rilevare un ulteriore primo segnale (Piedi) indicativo di un valore di pressione attuale in detto circuito idraulico (11) della servo-pompa in seguito all'applicazione del primo segnale di comando (Trefl); - rendere disponibile all'unità elettronica di controllo (100) detto ulteriore primo segnale (Piedi); - processare detto ulteriore primo segnale (Piedi) per ricavare informazioni di differenza di ampiezza (AM) e di differenza di fase (PH) tra detto ulteriore primo segnale (Piedi) rilevato ed il primo segnale di comando (Trefl) applicato.
3. Metodo di controllo di un motore elettrico (M) di una servo-pompa (200) secondo la rivendicazione 2, in cui detto primo segnale di comando (Trefl) periodico è un segnale sinusoidale/cosinusoidale.
4. Metodo di controllo di un motore elettrico (M) di una servo-pompa (200) secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui detto primo segnale di comando (Trefl) periodico ha una frequenza (F) correlata al numero di denti interni della pompa (PU) della servo-pompa (200).
5. Metodo di controllo di un motore elettrico (M) di una servo-pompa (200) secondo la rivendicazione 4, in cui la frequenza (F) del primo segnale di comando (Trefl) è pari al prodotto di una frequenza di riferimento (FI) per un numero intero (N) indicativo del numero di denti interni della pompa (PU) della servopompa (200), detta frequenza di riferimento (FI) essendo indicativa della velocità angolare di rotazione del motore (M).
6. Metodo di controllo di un motore elettrico (M) di una servo-pompa (200) secondo la rivendicazione 2, in cui detta fase di processare detto ulteriore primo segnale (Piedi) comprende, inoltre, una fase di generare un coefficiente di guadagno (Kb) calcolando il rapporto tra l'ampiezza del primo segnale di comando (Trefl) applicato e l'ampiezza dell'ulteriore primo segnale (Piedi) rilevato.
7. Metodo di controllo di un motore elettrico (M) di una servo-pompa (200) secondo la rivendicazione precedente, in cui detta fase di integrare il primo segnale trasformato (PEt) comprende una fase di moltiplicare il segnale trasformato (PEt) per detto coefficiente di guadagno (Kb).
8. Metodo di controllo di un motore elettrico (M) di una servo-pompa (200) secondo la rivendicazione 2, in cui detta fase di processare detto ulteriore primo segnale (Pfedl) comprende inoltre una fase di generare detto angolo di slittamento (0off) calcolando la differenza di fase tra l'ulteriore primo segnale (Pfedl) rilevato e detto primo segnale di comando (Trefl) applicato.
9. Metodo di controllo di un motore elettrico (M) di una servo-pompa (200) secondo la rivendicazione 1, in cui detta funzione trigonometrica è calcolata in un primo angolo di spostamento (Νθ) ottenuto moltiplicando detto angolo di spostamento (Θ) per un numero intero (N) indicativo del numero di denti interni della pompa (PU) della servo-pompa (200).
10, Programma per elaboratore caricabile in una memoria di una unità elettronica di controllo (100) di un motore elettrico (M) associato ad una servo pompa (200) di un macchinario industriale, detto programma essendo eseguibile da un blocco di controllo di processamel o (304) per effettuare le fasi del metodo secondo almeno una delle rivendicazioni 1-9.