{"id":34860,"date":"2022-08-21T19:03:38","date_gmt":"2022-08-21T17:03:38","guid":{"rendered":"http:\/\/www.makerslide-machines.xyz\/new\/?p=34860"},"modified":"2022-08-27T17:54:08","modified_gmt":"2022-08-27T15:54:08","slug":"motorisation-des-axes-avec-des-servomoteurs","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.makerslide-machines.xyz\/new\/2022\/08\/21\/motorisation-des-axes-avec-des-servomoteurs\/","title":{"rendered":"Motorisation des axes avec des servomoteurs"},"content":{"rendered":"

[et_pb_section fb_built=\u00a0\u00bb1″ _builder_version=\u00a0\u00bb4.18.0″ _module_preset=\u00a0\u00bbdefault\u00a0\u00bb global_colors_info=\u00a0\u00bb{}\u00a0\u00bb][et_pb_row _builder_version=\u00a0\u00bb4.18.0″ _module_preset=\u00a0\u00bbdefault\u00a0\u00bb global_colors_info=\u00a0\u00bb{}\u00a0\u00bb][et_pb_column type=\u00a0\u00bb4_4″ _builder_version=\u00a0\u00bb4.18.0″ _module_preset=\u00a0\u00bbdefault\u00a0\u00bb global_colors_info=\u00a0\u00bb{}\u00a0\u00bb][et_pb_post_title meta=\u00a0\u00bboff\u00a0\u00bb featured_image=\u00a0\u00bboff\u00a0\u00bb _builder_version=\u00a0\u00bb4.18.0″ _module_preset=\u00a0\u00bbdefault\u00a0\u00bb global_colors_info=\u00a0\u00bb{}\u00a0\u00bb][\/et_pb_post_title][et_pb_text _builder_version=\u00a0\u00bb4.18.0″ _module_preset=\u00a0\u00bbdefault\u00a0\u00bb inline_fonts=\u00a0\u00bbABeeZee,Times New Roman,Arial\u00a0\u00bb global_colors_info=\u00a0\u00bb{}\u00a0\u00bb]<\/p>\n

Le servomoteur est un moteur dont la position est v\u00e9rifi\u00e9e en continu et corrig\u00e9e en fonction de la mesure. C\u2019est donc un m\u00e9canisme asservi, d\u2019o\u00f9 le nom de \u2018servo<\/strong>\u2019<\/span>.<\/p>\n

Le servomoteur est compos\u00e9 :<\/span><\/strong><\/span><\/h4>\n

\u2013 d\u2019un moteur qui le plus souvent est \u00e0 courant continu, mais il existe \u00e9galement des mod\u00e8les puissants aliment\u00e9s en courant alternatif triphas\u00e9.
\u2013 d\u2019un syst\u00e8me permettant de conna\u00eetre la position de l\u2019axe de rotation (potentiom\u00e8tre ou codeur)
\u2013 d\u2019un circuit \u00e9lectronique permettant une r\u00e9gulation en boucle ferm\u00e9e.<\/p>\n

Ne pas confondre !<\/span><\/strong><\/span><\/span><\/p>\n

Un servomoteur est dans le domaine de la CNC un moteur command\u00e9 de mani\u00e8re \u00e0 effectuer des centaines de tours pour actionner une transmission destin\u00e9e \u00e0 parcourir une course allant de 100 \u00e0 3000 mm.
Le m\u00eame terme est utilis\u00e9 pour les servomoteurs de mod\u00e9lisme, dont la sortie se fait g\u00e9n\u00e9ralement en rotation sur un angle de l\u2019ordre de 140\u00b0. Il s\u2019agit aussi d\u2019un m\u00e9canisme asservi en position, d\u2019ou le terme de \u2018servo\u2019, mais la pr\u00e9cision est faible, et le principe de commande tr\u00e8s diff\u00e9rent.<\/p>\n

Quels avantages pour une CNC par rapport \u00e0 un moteur pas-\u00e0-pas classique ?<\/span><\/u><\/strong><\/h4>\n

\u2013 le servo moteur fonctionne en boucle ferm\u00e9e et en cas d\u2019efforts importants ne peut pas perdre sa position<\/span>
\u2013 le servo moteur peut \u00eatre tr\u00e8s pr\u00e9cis, encore plus que le moteur pas \u00e0 pas, car cela d\u00e9pend de la r\u00e9solution de l\u2019encodeur pas de la constitution du moteur.
<\/strong>\u2013 le servo moteur garde un couple important m\u00eame \u00e0 haute vitesse et il est capable d\u2019acc\u00e9l\u00e9rations importantes.<\/span><\/h4>\n

Les inconv\u00e9nients<\/span><\/strong><\/u><\/h4>\n

– le prix d\u2019achat d\u2019un servo moteur est beaucoup plus \u00e9lev\u00e9 que celui d\u2019un moteur pas \u00e0 pas, de m\u00eame le driver qui va piloter un servo moteur est plus cher qu\u2019un driver de moteur PAP
– l’installation et le param\u00e9trage est beaucoup plus complexe avec un servo moteur qu’un moteur pas \u00e0 pas.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Dans quel cas le servo moteur est pr\u00e9f\u00e9r\u00e9 aux moteurs pas \u00e0 pas pour les fraiseuses CNC ?<\/span><\/u><\/strong><\/h4>\n

Lorsqu\u2019une pr\u00e9cision tr\u00e8s importante est n\u00e9cessaire :<\/span><\/u><\/strong> la r\u00e9solution d’un moteur pas \u00e0 pas est limit\u00e9e de par sa constitution alors que celle d’un servo moteur d\u00e9pend seulement de son codeur et de l’\u00e9lectronique derri\u00e8re capable d’exploiter les mesures.<\/span>
Il est possible d’augmenter pour un moteur pas \u00e0 pas les micro-pas pour augmenter la r\u00e9solution, mais cela entraine proportionnellement une diminution du couple surtout \u00e0 grande vitesse.<\/span>
Mais une pr\u00e9cision tr\u00e8s importante autour du 1\/100 de mm voir plus n’est pas n\u00e9cessaire dans la majorit\u00e9 des cas et une grande r\u00e9solution dans l’entrainement des d\u00e9placements est exploit\u00e9 seulement lorsque <\/span>
l’ensemble m\u00e9canique de la machine est adapt\u00e9 pour la grande pr\u00e9cision.<\/span><\/p>\n

Lorsque de longs d\u00e9placements d’axe doivent s’effectuer \u00e0 grande vitesse avec des acc\u00e9l\u00e9rations importantes :<\/span><\/u><\/strong> il est clair que ces d\u00e9placements se font outils hors mati\u00e8re d’un usinage \u00e0 un autre, \u00e0 l’int\u00e9rieur de la mati\u00e8re, la vitesse est de toute fa\u00e7on limit\u00e9e par la r\u00e9sistance de l’outil.\u00a0 On est la dans des pr\u00e9occupations de productivit\u00e9, gagner quelques minutes pour chaque pi\u00e8ce afin de gagner suffisamment pour justifier l’investissement au bout de quelques ann\u00e9es, lorsque la machine est utilis\u00e9e pour de la s\u00e9rie toute la journ\u00e9e. <\/span>
Lorsqu\u2019il y a plusieurs pi\u00e8ces \u00e0 usiner dans une grande plaque, l’investissement dans un logiciel d’imbrication (nesting) permet d’optimiser l’ordre des usinages et limiter les d\u00e9placements d’outil.<\/span>
Si les d\u00e9placements hors usinage ne sont pas trop longs, le gain de productivit\u00e9 entre les servo moteur et les moteurs pas \u00e0 pas avec codeur de forte puissance ne sera pas important.<\/span><\/p>\n

Principe de l\u2019asservissement<\/strong>
<\/span><\/u><\/h2>\n

Le principe de base de l’asservissement est de mesurer, en permanence, l’\u00e9cart entre la valeur r\u00e9elle mesur\u00e9e du processus asservi et la valeur de consigne que l’on d\u00e9sire atteindre, puis de calculer la commande appropri\u00e9e \u00e0 appliquer \u00e0 un (ou des) actionneur<\/a>(s) de fa\u00e7on \u00e0 r\u00e9duire cet \u00e9cart le plus rapidement possible.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Pour l’asservissement, la consigne \u00e9volue en permanence<\/strong><\/u>, ce qui n’est pas le cas de la r\u00e9gulation ou la consigne reste stable<\/span> (exemple d’une r\u00e9gulation de chauffage)<\/p>\n

A ) Qualit\u00e9s de l’asservissement<\/span><\/u><\/span><\/h3>\n

La pr\u00e9cision<\/span><\/strong>
<\/u><\/p>\n

C\u2019est la capacit\u00e9 du syst\u00e8me \u00e0 se rapprocher le plus possible de la valeur de consigne.<\/span>
<\/u><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

La rapidit\u00e9<\/span><\/strong>
<\/u><\/p>\n

C\u2019est la capacit\u00e9 du syst\u00e8me \u00e0 atteindre dans les meilleurs d\u00e9lais son r\u00e9gime stable.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

La stabilit\u00e9<\/span><\/strong><\/u><\/p>\n

C’est la capacit\u00e9 du syst\u00e8me \u00e0 se rapprocher de la consigne avec le minimum d’oscillation<\/span>.
Le<\/span> taux<\/span> de<\/span> d\u00e9passement<\/span> caract\u00e9rise<\/span> l’amplitude<\/span> maximale<\/span> des oscillations.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

B ) Les correcteurs<\/span><\/span><\/u><\/span><\/strong><\/h3>\n

Un correcteur est un algorithme de calcul qui d\u00e9livre un signal de commande \u00e0 partir de la<\/span>
diff\u00e9rence entre la consigne et la mesure.<\/span><\/span><\/p>\n

Le correcteur PID agit de 3 mani\u00e8res :<\/span><\/u><\/strong><\/span><\/span><\/h4>\n

Action<\/span> P<\/strong>roportionnelle<\/span> <\/u>:<\/u> l’erreur est multipli\u00e9e par un gain<\/span> G<\/span><\/strong> appel\u00e9 aussi Kp<\/strong>
Action<\/span> I<\/strong>nt\u00e9grale<\/span> <\/u>:<\/u> l’erreur est int\u00e9gr\u00e9e et divis\u00e9e par un gain<\/span> Ti<\/span><\/strong> appel\u00e9 aussi Ki<\/strong>
Action<\/span> D<\/strong>\u00e9riv\u00e9e<\/span> <\/u>:<\/u> l’erreur est d\u00e9riv\u00e9e et multipli\u00e9e par un gain<\/span> Td<\/span><\/strong> appel\u00e9 aussi Kd<\/strong><\/span><\/h4>\n

\"\"<\/p>\n

Pour ces trois param\u00e8tres<\/u>, le r\u00e9glage au-del\u00e0 d’un seuil trop \u00e9lev\u00e9 a pour effet d’engendrer une <\/span>oscillation du syst\u00e8me de plus en plus importante menant \u00e0 l’instabilit\u00e9.<\/span>
L’analyse du syst\u00e8me avec un PID est tr\u00e8s simple, mais sa conception peut \u00eatre d\u00e9licate, voire <\/span>difficile, car il n’existe pas de m\u00e9thode unique pour r\u00e9soudre ce probl\u00e8me.
Il faut trouver des <\/span>compromis, le r\u00e9gulateur id\u00e9al n’existe pas<\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

L\u2019action proportionnelle :<\/span><\/u> <\/span><\/strong>lorsque P<\/span><\/strong> augmente, le temps de mont\u00e9e (<\/span>rise <\/span>time<\/span>) est plus court, mais il y a un d\u00e9passement <\/span>plus important. Le temps d’\u00e9tablissement varie <\/span>peu et l’erreur statique se trouve am\u00e9lior\u00e9e.<\/span><\/p>\n

L’action int\u00e9grale :<\/span><\/u> <\/span><\/strong>Lorsque<\/span> 1\/Ti<\/span><\/strong> augmente,<\/span> le temps de mont\u00e9e est plus <\/span>court, mais il y a un d\u00e9passement plus important.
Le <\/span>temps<\/span> d’\u00e9tablissement<\/span> au<\/span> r\u00e9gime<\/span> stationnaire <\/span>s’allonge, mais dans ce cas on assure une erreur <\/span>statique nulle.
Donc plus ce param\u00e8tre est \u00e9lev\u00e9, plus <\/span>la r\u00e9ponse du syst\u00e8me est ralentie.<\/span><\/p>\n

L’action d\u00e9riv\u00e9e :<\/span><\/u><\/strong> lorsqu\u2019augment\u00e9, le temps de mont\u00e9e change peu, mais le d\u00e9passement diminue.
Le temps d’\u00e9tablissement au r\u00e9gime stationnaire est meilleur. Pas d’influences sur l’erreur statique.
Si ce param\u00e8tre est trop \u00e9lev\u00e9 dans un premier temps il stabilise le syst\u00e8me en le ralentissant trop, mais dans un deuxi\u00e8me temps le r\u00e9gulateur anticipe trop
et un syst\u00e8me \u00e0 temps mort \u00e9lev\u00e9 devient rapidement instable.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Simulateur PID en ligne :<\/span><\/strong><\/u> http:\/\/www.olliw.eu\/storm32bgc-wiki\/PID_online_simulator<\/span><\/a><\/span><\/p>\n

Un facteur externe a l’\u00e9lectronique de commande et aux servo moteur car d\u00e9pendant de la structure m\u00e9canique de chaque machine est celui de l’inertie.<\/span><\/strong><\/p>\n

Trouver la bonne formule de PID en pr\u00e9cision, stabilit\u00e9 et rapidit\u00e9 en fonction de l’inertie est tr\u00e8s d\u00e9licat \u00e0 r\u00e9gler manuellement.<\/span><\/u>
Les servo moteurs ont des liaisons s\u00e9rie ( modbus, CAN, Ethernet … ) permettant de les param\u00e9trer via un logiciel, ils ont g\u00e9n\u00e9ralement un mode auto-tuning<\/strong> (auto-r\u00e9glage).<\/span><\/p>\n

Les axes en mode tuning vont se mettre \u00e0 bouger en avant puis en arri\u00e8re afin d’estimer automatiquement l’inertie et r\u00e9gler automatiquement les gains PID appropri\u00e9s.<\/span><\/div>\n

Libre \u00e0 vous de modifier ensuite les gains manuellement si vous les d\u00e9sirez.<\/span><\/p>\n

Ci-dessous un exemple d’\u00e9cran auto-tuning d’un logiciel de param\u00e9trage servo<\/span><\/h5>\n

\"\"<\/p>\n

Certains servo moteurs poss\u00e8dent un frein, cela permet de maintenir une position lorsque l’\u00e9lectricit\u00e9 est coup\u00e9e, tr\u00e8s utile notamment pour l’axe Z lorsque l’\u00e9lectricit\u00e9 est coup\u00e9e.<\/p>\n

[\/et_pb_text][\/et_pb_column][\/et_pb_row][\/et_pb_section]<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Le servomoteur est un moteur dont la position est v\u00e9rifi\u00e9e en continu et corrig\u00e9e en fonction de la mesure. C\u2019est donc un m\u00e9canisme asservi, d\u2019o\u00f9 le nom de \u2018servo\u2019. Le servomoteur est compos\u00e9 : \u2013 d\u2019un moteur qui le plus souvent est \u00e0 courant continu, mais il existe \u00e9galement des mod\u00e8les puissants aliment\u00e9s en courant […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_et_pb_use_builder":"on","_et_pb_old_content":"","_et_gb_content_width":"","footnotes":""},"categories":[11],"tags":[],"class_list":["post-34860","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-electronique"],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/www.makerslide-machines.xyz\/new\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/34860","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"http:\/\/www.makerslide-machines.xyz\/new\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/www.makerslide-machines.xyz\/new\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.makerslide-machines.xyz\/new\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.makerslide-machines.xyz\/new\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=34860"}],"version-history":[{"count":5,"href":"http:\/\/www.makerslide-machines.xyz\/new\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/34860\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":35055,"href":"http:\/\/www.makerslide-machines.xyz\/new\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/34860\/revisions\/35055"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/www.makerslide-machines.xyz\/new\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=34860"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.makerslide-machines.xyz\/new\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=34860"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.makerslide-machines.xyz\/new\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=34860"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}