|
Le comportement dynamique d'un
système de positionnement piézo dépend de plusieurs facteurs
dont
la fréquence de résonance du système, le capteur de position
et le contrôleur utilisé. Les contrôleurs de conception simple limitent la bande passante de poursuite
en boucle fermée utilisable du système piézoélectrique à 1/10 de la
fréquence de résonance du système. PI offre des contrôleurs
qui augmentent considérablement la dynamique de
l'actuateur piézo (see
table). Deux de ces méthodes sont décrites ci-dessous; des
informations complémentaires peuvent être fournies sur demande.
L'InputShaping® Interrompt les Oscillations
Structurelles Induites par un Déplacement de Vitesse Élevée.
Une technologie brevetée à réaction positive en temps réel, appelée InputShaping®
annule les résonances
à l'intérieur et à l'extérieur de la boucle d'asservissement et élimine
pratiquement la phase d'établissement. La procédure nécessite la détermination
de toutes les fréquences critiques de résonance dans
le système. Un instrument de mesure de vibrations sans contact comme le
Vibromètre Doppler Laser de Polytec est particulièrement bien
adapté pour de telles mesures. Les valeurs, dont la plus
importante est
la fréquence de résonance de l'échantillon sur la platine
sont alors chargées dans le processeur de signal InputShaping®.
Là, les algorithmes sophistiqués de traitement du signal
s'assurent
qu'aucune résonance indésirée dans le système ou ses
composants auxiliaires ne soit excitée. Comme
le processeur est à l'extérieur de la boucle d'asservissement, il peut
fonctionner aussi bien en boucle ouverte.
Le résultat: le déplacement le plus rapide possible, avec
un temps d'établissement égal à une période de la fréquence de
résonance la plus faible. InputShaping® a été développé
en se basant sur des recherches effectuées au MIT (Massachusetts Institute of Technology) et commercialisées par Convolve, Inc. (www.Convolve.com).
C'est une option pour plusieurs des contrôleurs piézos
numériques de PI .
Pré-Mise en Forme du
Signal /
Linéarisation Numérique Dynamique (DDL)
Le Signal Preshaping (pré-mise en
forme du signal), est une technique
brevetée, qui permet de réduire l'atténuation progressive, l'erreur de phase et
l'hystérésis dans les
applications avec entrées répétitives (périodiques).
Le résultat est d'améliorer la bande passante effective,
principalement pour les applications d'ajustage telles la
réalisation de faux-ronds sur des pièces mécaniques
ou optiques de précision. Le Signal Preshaping est implanté en code exécutable, basé sur une approche analytique
qui calcule la fonction de transfert complexe du système puis la transforme mathématiquement et
l'applique par compensation amont pour réduire l'erreur de
poursuite.
Le
Signal Preshaping est plus efficace que de simples approches par
déphasage et peut améliorer la bande passante effective
par un facteur de 10 dans les applications multi-fréquence.
La réponse en fréquence et les harmoniques (produites par la
non-linéarité
de l'effet piézo) sont déterminées en deux étapes en utilisant la Transformation de Fourier Rapide
(FFT),
et les résultats sont utilisés pour calculer le nouveau profil
de commande pour la trajectoire. Le nouveau
signal de commande compense les non linéarités du système.
Par exemple,il est possible d'augmenter la fréquence de la commande
de 20
Hz à 200 Hz pour un piézo avec une fréquence de résonance
de 400
Hz sans compromettre la stabilité. En même
temps, l'erreur
de poursuite est réduite par un facteur d'environ 50.
Linéarisation Numérique
Dynamique (DDL)
La DDL est similaire en performance
à l'Input Preshaping, mais est plus simple à utiliser. En
plus, elle peut optimiser un déplacement multiaxial tel
qu'un balayage ligne par ligne ou un traçage d'une ellipse. Cette méthode nécessite ni métrologie externe ni traitement du signal, mais est entièrement intégrée dans les
contrôleurs
numériques E-710 et E-711. La DDL utilise l'information de position
des capteurs capacitifs intégrés dans le mécanisme piézo (nécessite
une métrologie directe) pour calculer le
signal de commande optimum. Comme pour le preshaping,
le résultat conduit à une amélioration de la linéarité
et
de la précision de traçage jusqu'à 3 ordres de magnitude.
|