מאט פלטייר וביל לאנג, יאסקאווה
כדי לתקן תנודות במכונה, משתמשים בדרך כלל בשיפור התכנון המכני ובמסננים אלקטרוניים. אולם, לעיתים תכופות, ההצלחה של הפתרונות האלה מוגבלת. המהנדסים צריכים לשקול להוסיף בקרה נגד תהודה והנמכת רעידות (vibration suppression) לארסנל הפתרונות שלהם כדי לתקן בעיות כאלה של תנודות באמצעות בקר הסרוו והמגבר.
המגבלות של מסננים שמעבירים נמוכים
ומסנני חריץ
היות ורטט מופיע בעיקר בתדירויות גבוהות, בשיטות המסורתיות לסינון רטט, משתמשים במסננים שמעבירים תדרים נמוכים (low-pass) ובמסנני חריץ (notch). המסננים שמעבירים תדרים נמוכים מפחיתים את היענות התדרים הגבוהים של מערכת בקרת הסרוו, ובכך מגבילים את רוחב הפס של מערכת הסרוו. מסננים שמעבירים תדרים נמוכים הכרחיים, אבל התוצאות הסופיות יהיו טובות יותר אם הם יסלקו כמה שפחות מרוחב הפס הגבוה. תדר הקיטעון יכול לנוע מ-1 הרץ עד 5 קה”צ. במערכות סרוו מודרניות מכוונים את המסנן שמעביר תדרים נמוכים כך שיסלק אוטומטית כמה שפחות מתגובות התדרים הגבוהים בזמן הביצוע של כיול סרוו אוטומטי.
מסנן חריץ ומסנן חוסם פס (band-stop) מבקרים תנודות בתחום 500-1000 הרץ – תחום בעייתי משום שהוא כולל הרבה רעש הניתן לשמיעה, בנוסף, יש לו זמן התייצבות ארוך והוא יוצר רמות גבוהות של רטט. תחום התדרים הזה קיים גם בחלק השמיש של רוחב הפס של המכונה. למסנן חריץ יש יתרון על פני מסנן שמעביר נמוכים בכך שהוא שומר על היענות התדרים הגבוהים של מערכת הסרוו, והמשמעות היא שהמהנדסים יכולים להגדיל בביטחה את הגברי הסרוו (tuning gains). שימוש במסנן חריץ אחד או שניים יחד עם מסנן שמעביר נמוכים מאפשר ליצור מערכת סרוו עם היענות יציבה משום שהמסננים מסלקים תדרים בעייתיים בתחום 500-1000 הרץ.
אבל קשה לקבוע את התדר ורוחב הפס של מסנן החריץ. המהנדסים חייבים לכוון את הגברי הסרוו עד שהם מזהים את התהודה הטבעית של המכונה, אך מבלי לגרום לרטט רב. באמצעות כלי תוכנה עם יכולות ניתוח של התמרת פורייה מהירה (FTT) קל יותר לקבוע את תדר התהודה של המכונה.
במערכות בקרת סרוו כיום מבצעות שלב נוסף של התהליך הזה באמצעות הכללת תהליך קביעת התדר של מסנן החריץ במגבר. ממש כפי שאוסילוסקופ דיגיטלי יכול למדוד את התדר של אות קלט, מגבר הסרוו מודד את תדר התהודה ומכוון בהתאם את התדר ורוחב הפס של מסנן החריץ. הכיוון האוטומטי של מסנן החריץ משמש ככלי נוסף להפחתת הרטט. מסנן החריץ פועל ביחד עם המסנן מעביר תדרים נמוכים של הסרוו. אולם, היכולת החדשה הזאת לא נמצאת בכל הבקרים או מגברי הסרוו.
מסנן מעביר תדרים נמוכים ומסנן החריץ מספיקים במערכות סרוו רבות, אבל השפעתם מועטה עבור תדרים שבין 10 ל-500 הרץ. כדי להתגבר על הבעיה הזאת, המהנדסים חייבים להשתמש בטכנולוגיות מתקדמות כגון בקרה נגד תהודה ושיכוך רעידות.
בקרה נגד תהודה
והדברת רטט
מגבר הסרוו Sigma-5 מתוצרת Yaskawa, מכיל אלגוריתם בקרה נגד תהודה ושיכוך רעידות. באיור “בקרה נגד תהודה” ניתן לראות כיצד הבקרה נגד תהודה במגבר מפחיתה רעש הניתן לשמיעה ולראייה (כפי שאפשר לראות בגרף). פונקציית שיכוך הרעידות מפחיתה תנודות בסופה של תנועת מיקום, ובכך משפרת את זמן ההתייצבות של המיקום, כפי שמצוין באיור “שיכוך רעידות”. הבקרה נגד תהודה משתמשת במשוב המהירות והמומנט בכדי לזהות תדר תהודה בזמן תנועת המנוע. מעגל הבקרה מבצע תיקון באות של משוב המהירות, מודד את תדר התהודה ומיישם אוטומטית את המידע הזה במגבר. לחלופין, מפעיל יכול לבטל את הפרמטר הנמדד הזה ולכוון את התדר ידנית. המשתמש יכול במידה והוא מעוניין, גם לכוון ידנית פרמטרים כגון הגברי פיצוי, הגברי שיכוך (damping gain) וקבועי זמן של המסנן כדי לשפר עוד את הביצועים של בקרת הסרוו. בפונקציית קיזוז רעידות נעשה שימוש במסנן ייחוס לפי מקום (position-reference) וגם במקזז מיקום פעיל על בסיס משוב של הפרמטרים של התדר. הפונקציה הזאת מחשבת את פקודת הקיזוז המתאימה ומבצעת אותה בזמן הנכון על בסיס הפרמטרים של התדר ובהתאם לאלגוריתם שפותח בחברת Yaskawa. ארבעה פרמטרים מזוהים אוטומטית על ידי האלגוריתם של מגבר הסרוו ומכוונים בזמן הכיוונון האוטומטי המתקדם. לחילופין, המשתמש יכול לכוון את הפרמטרים בצורה ידנית. הפונקציה הזאת מפיקה פקודת מיקום עם פיצוי בסוף התנועה, שמקזזת את הרטט שזוהה קודם ומביאה את העומס לעצירה מיטבית.
הפחתת הרטט כשהתנועה נעצרת מקצרת במכונות רבות את זמן ההתייצבות. התועלת הזאת נעשית שימושית ביותר במערכות עם עומסים מורכבים ולא קשיחים. מערכות מקושרות (Gantry systems) עם עומסים תלויים הוא דוגמה טובה למערכת כזאת.
שלושה יישומים אחרים שבהם הטכניקות האלה הוכחו כשימושיות במיוחד הם בשיפור ציוד (retrofitting), בטיפול בבעיות של ביצועים מכניים לא צפויים של מכונות ובאופטימיזצית תכן של יצרני ציוד מקורי (OEM).
