Kalman et CNC

Bonsoir,
je ne connaissais pas (d'ailleurs je n'y connais pas grand chose) mais

Salut,

Un filtre de Kalman, comme son nom l'indique, n'est pas un asservissement mais un filtre.
Un asservissement adaptatif, comme dans beaucoup de procédés industriel, n'est pas envisageable pour une excellente raison, il n'est pas reproductible.

Une CNC qui doit faire de la précision, on fait une pièce test, on la mesure, et si besoin on fait des corrections, après on relance encore et encore. Si à chaque fois le résultat est différent parce que le modèle s'est "adapté" alors on ne peut plus rien régler (et le modèle ne prendra pas en compte la déflection de l'outil, etc. donc ne sera pas suffisant à lui tout seul).

C'est pour cela qu'on préfère dans l'immense majorité des cas un "simple PID" (qui n'est pas si simple à maitriser ...) à un modèle de la mort qui tue, qui s'adapte tout seul avec de l'IA, etc. On préfère un modèle imparfait qu'on peut corriger, qu'un modèle presque parfait qu'on ne peut pas corriger. CQFD.

Pour Kalman plus spécifiquement, ça fait 15 ans que je fais des asservissements (et des filtrages, c'est inséparable), et je n'ai jamais utilisé de filtre de Kalman en pratique (ni aucune de ses variantes). Sur le papier Kalman est le filtre optimal, dans la réalité c'est très lourd en calcul (calcul matriciel en fonction des degrés de liberté, sur un stabilisateur de vol ça peut aboutir à des matrices carrées de dimensions > 20, ingérable ...) pour des résultats plus ou moins bons. Des filtres complémentaires (pour le cas de la fusion de capteurs) avec des heuristiques bien choisies sera souvent au moins aussi performant et BEAUCOUP moins lourd en calcul.

Pour les CNC plus spécifiquement, le besoin en filtrage est assez limité, on a des capteurs qui sont très précis et surtout avec un niveau de bruit très faible, et peu de phénomènes parasites (surtout si on utilise des règles linéaires). Il y a des mécanismes qui évitent les oscillations dans certains cas, mais je pense qu'au pire un basse bas (biquad par exemple) fait parfaitement l'affaire (un slope filter pour la dérivée peut-être ?). Hors si on a pas besoin de filtrer, on ne filtre pas pour le plaisir, parce qu'un filtre oblige toujours à faire des compromis (latence avec un passe bas par exemple, comme Kalman).

Par contre typiquement ce qui fait la différence entre un mach3 et un sinumerik, c'est la capacité du contrôleur à prendre en compte dans l'asservissement non seulement la position, mais aussi la vitesse, l'accélération et le jerk (puisque c'est lui qui les calcul à un instant donné). Toutes ces données passent par un modèle (qui modélise les caractéristiques du moteur, les frottements, etc.) et alimentent l'entrée du PID, ce qui permet de corriger les erreurs avant qu'elles n'apparaissent (un PID ne doit corriger que les erreurs qui ne peuvent pas être pris en compte dans la boucle ouverte, c'est comme ça qu'il travaille le mieux et de très très loin).

Dans le papier ce qu'ils proposent (j'ai lu en diagonale en 5 min), c'est de modifier les gains du PID en fonction du niveau de bruit (relevé par le Kalman). En pratique qui voudrait d'une CNC qui ralentirait parce que des vibrations sont apparues (pour info sur beaucoup de CNC indus, il y a un capteur de vibrations intégré) ? Quand il y a un problème de vibrations ou autre, ce qu'on veut c'est être informé pour corriger, pas que la machine s'adapte ! D'autre part ils ne se basent que sur une simulation dont ils génèrent eux-mêmes l'entrée (bruitée comme ça les arrange avec un beau bruit blanc bien maitrisé), il n'y a aucune mise en pratique, et aucun parallèle avec un problème effectivement identifié sur des machines CNC.

Thomas.

il y a aussi la régulation RST.

Jmr06 a dit:

A ta connaissance, c'est utilisé pour des commandes de CNC ?

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Peut-être mais pas a ma connaissance, le PID + FF est quand même assez universel et simple à régler.

Jmr06 a dit:

Je connais mal ce type de commande. Les dernières régulations que j'ai du étudier, c'étaient des cas à plusieurs variables de consignes et dans cette situation le formalisme RST m'a rebuté.

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J'ai lu quelques ligne et j'ai vite compris que ce n'était pas de mon niveau

Je viens de regarder un peu le RST ... idem ça parait bien sur le papier, mais sur tous les asservissements que j'ai fait on n'aurait pas pu s'en servir parce que dans la pratique, va dissocier les différentes sources de bruits et de perturbations.
Un bon PID avec un modèle au plus proche et des feed forward, ce n'est pas pour rien si c'est toujours ce qui est utilisé quasiment partout ... comme le dit @CNCSERV c'est connu, facile à appréhender, à régler, et ça marche quasiment dans tous les cas (tous si le modèle est bon, presque tous même avec un modèle pourri).

Thomas.

un autre papier ici, concernant la correction de l'erreur à l'inversion dû au stick slip



( https://www.usinages.com/threads/projet-micro-cnc-de-precision.114107/page-8#post-1747305 )

Là je dis oui ... c'est du PID classique, mais c'est une amélioration du modèle basé sur l'expérience et mis en pratique.
Que du bon, je garde ça dans un coin (un contrôleur CNC fait partie de mes projets ... pour quand je serais à la retraite probablement ...).

Thomas.