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成功故事

March 24, 2016

TRW 使用 Gantner 来测试定制 PID 控制设备。

概述                                                                                                                    

TRW 是基础制动系统的全球领导者和电子制动的先驱。作为 ZF 的一部分,TRW 结合成熟的先进制动功能,开发了创新的自动制动系统。TRW 期望更新和升级其制动试验台,以便极其精准地模拟和测量产品,因而他们使用了由 Gantner Instruments 提供的硬件和软件。

 

问题

在使用 PID 控制伺服系统和液压系统时,TRW Automotive 需要运行一种控制回路反馈机制,来控制和监测对 6 个独立基站的伺服和液压(液体)系统的控制装置。  多年来,他们一直在寻求方法来消除阀门运行不稳定的情况,同时提高测量的质量和可靠性。以下是一些主要障碍:

  • 如何在环路响应速率高达 2kHz (500 µs) 的情况下,以高精确性和最小超调量实现伺服系统的闭环 PID 控制
  • 如何提高 PID 控制器的反应和精确性
  • 如何通过实施叠加的纹波频率产生振动和提高阀门的线性度和反应。
  • 如何归档、整理和显示实时数据,并以电子表格形式显示数据以进行详细分析。
  • 如何与 LabVIEW 存储平台连接和集成。

时间至关重要,因为 TRW 需要将此系统快速投入运行,以便在严苛的环境中加快测试进度。Gantner 提供可定制编程的现成硬件,能够以极具竞争力的成本集成到 Gantner 的系统中。

 

方案

Q.series 产品的速度和精度使 Gantner 能够满足此项目的要求。Q.series 具有可扩展功能,可以实现同步和连接到任何主机系统,为高性能自动化系统提供了最优越的解决方案。扩展功能包括:

  • Q.bloxx A106 测量模块:

Q.bloxx A106 模块用于以高动态采集率提供精确、电气隔离的全桥测量,还通过模拟输出产生伺服信号的电压,通过数字输出产生流程输出信号。该模块还具有可配置的传感器励磁,可使用载波频率 (CF) 技术来实现高分辨率和长期稳定性,并且在高达 4.8 kHz 的频率时不受噪音干扰。

图片: dieneudenker.de / Stephan Ruh
  • Q.station 控制器:

凭借强大的功能和卓越的性能,Q.station 为处理应用的所有同步、计算、接口屏幕和数据管理工作提供了所需的平台,而无需连接到 PC。  Q.station 的 PAC 功能使其能够独立于 PC 运作。Q.station 还有一个内置屏幕,用于显示定制接口屏幕和实时数据。

图片: dieneudenker.de / Stephan Ruh
  • test.commander 配置软件:

凭借其配置和可视化功能,test.commander 提供了一种极具成本效益的现成解决方案,可轻松配置完整的应用 — 所有一切只需要借助一键生成式菜单,无需程序代码。  Test.viewer(test.commander 的一个组件)也可通过使用熟悉的趋势图和示波器格式显示实时数据和归档数据。

  • test.con 编程软件:

test.con 强大的编程功能使其成为了一种高度可定制的解决方案,能够实现图形化编程和显示接口屏幕 (HMI)。对 Q.station 编写需要拖放变量和宏,而非一行代码。由于控制器的 PAC 功能,定制程序可下载到控制器,从而实现了独立嵌入式控制解决方案。

此项目的一个重要目标是能够创建一个定制项目,该定制项目必须能够通过易于使用的接口并利用标准组件与测试设备快速可靠地进行通信。

Gantner 解决方案

此方法使用 1 个 Q.station 连接到 8 个 Q.bloxx A106 模块,其中每个模块都会连接到独立的基站并进行监测。Q.series 系统的现成特性使得该系统的解决方案能够得以快速部署。测试站的 PSI 全桥值通过 A106 模块得到测量。数据通过 Q.station 上的设定值和定制 PID 程序处理,随后通过模块的模拟和数字输出返回到测试站。借助控制器,参数会通过程序的虚拟变量设定点和 A106 模块的机载数字输出,这些模块提供启动/停止触发器。

设置概述

在 test.con 中,宏程序通过内置功能库得以创建,用于控制泵和向泵和喷射器发送命令。泵的输入数据会通过 PID 控制器来调整增益,然后数据会传回测试设备。控制器最大程度地减少了调整控制变量(即控制阀的位置)的错误。

定制 PID 程序
泵控制功能块

该系统设计有一个中心基站(即 Q.station 控制器),用于通过 RS485 端口的 Q.bloxx-A106 模块远程控制独立的基站。

试验台机箱

由于 TRW 此前使用 LabVIEW 作为公司的存储平台,因此 Gantner 程序必须能够与之有效通信。通过在 test.commander 中创建变量,该软件能够与 LabVIEW 进行连接。通过使用这些设定点变量,该软件能够基于 PID 的反馈向 LabVIEW 输出数据来控制伺服系统。

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