提高運動控制穩定性 Aerotech展示先進調機工具

Aerotech開發出全新的調機工具EasyTune

由於現代人對於行動裝置與雲端運算的強烈需求，對於晶片微縮化與生產效率成為電子產業的必爭之地。電子設備產業為一相當獨特的產業，其產業生態隨著終端半導體製造、電子製造(EMS)、面板製造、印刷電路板或其他相關電子零件製造有直接關係。電子設備製造商需要開發出符合終端生產製造商需求的設備，符合其產能與良率要求外，還要能夠符合價格需求以確保營運成本符合預期。因此，電子設備產業為整個產業的上游，對於未來趨勢需要具有相當程度的掌握。於各種電子設備中，有一關鍵技術稱為「運動控制」或稱「軸控技術」是各種製程設備的核心技術，能夠掌握運動控制技術的電子設備廠，對於提升設備附加價值就會擁有差異化，跳脫價格競爭的泥淖。

於軸控技術中，有一項常見的工作對於許多電子設備廠而言是相當頭痛的工作，也就是伺服PID的調整，或者稱為系統增益值的調整。調整方式依照軸控系統有所不同，例如於位置控制模式，或稱為脈波控制模式，系統增益值的調整僅在伺服驅動器上、驅動器完成速度、位置、與電流閉迴路；而在速度控制或轉矩控制模式下，系統增益值的調整會在於上端控制器與伺服驅動器均須完成，方可達到最佳的系統性能。由於電子設備廠中，軸控系統性能的指標，通常會在於穩定性與位移整定時間做最直接的判斷，因此，如何完成伺服增益值調整，達到最高的相對穩定性，並取得最短的位移整定時間，是軸控技術中相當關鍵的需求。

傳統的伺服PID調整是屬於嘗試錯誤的方式，藉由更改Kp, Ki, Kd，再藉由步階響應(Step Response)的方式，將系統的超越量與穩態誤差使用手動的方式調整，此法需要控制工程師的經驗，並且需要大量的時間方可完成，於複雜系統如偏心負載，多軸疊加等，此種調整方法需要耗費的時間更長。較近接的調整方法一般被認為是頻率響應分析(Frequency Response Analysis)，常見的方式是對系統輸入正弦刺激訊號，從低頻至高頻進行掃頻動作後，將增益與相位製作成波德圖(Bode Plot)，控制工程師可以藉由判讀增益邊限與相位邊限後，決定是否需要放置濾波器，並調整增益值。於此法中，Aerotech提出了自動計算濾波器的功能，因此控制工程師可以輕易的以圖型化方式調整波德圖，得到最高等級的性能指標。但是，對於非自動控制背景的工程師而言，波德圖的調整很多時候是相當抽象的，由其是交越-180度相位角需要如何去對齊增益變限，通常需要有學理背景與經驗累積。

鑒於上述的瓶頸，Aerotech經過多年的發展後，終於開發出全新的調機工具EasyTune。此工具對於電子設備產業將會是一種革命性的技術。第一，EasyTune將會自動進行頻率響應分析與系統靈敏度分析，在所有的增益值仍為零的情況，直接計算出系統增益值，第二，EasyTune將會視需要自行放置軟體濾波器，進而抑制系統共振，第三，EasyTune已經經過大量系統的驗證，並且將實驗數據與數學模型納入整套計算中，已經證實應用於各種嚴苛軸控條件。搭配EasyTune後，電子設備商將再也不需要花費心思與時間進行嘗試錯誤調整，而可輕易達到最高等級的穩定性與位移整定時間。

本套工具為Aerotech首次於台灣區展示的先進調機工具，也相信將會是本次8月26日到8月29日自動化展的亮點，不可錯過。Aerotech台灣分公司的攤位於南港展覽館4樓，攤位號碼為M1132，同期展出提升軌跡誤差演算法 ETC，與整機控制的軟體MotionPAC，歡迎蒞臨參觀實績展示。