Глава 1902 - 2. Двойные ключевые технические сложности масочного стола? Сломить их! Чжан Яньцзе: Чем больше понимаешь, тем больше благоговеешь!
И, наконец, технология компенсации возмущений, которая использует расширенный фильтр Калмана для оценки величины внешних возмущений и их нейтрализации в реальном времени.
Это похоже на то, как во время движения внезапный порыв ветра заставляет руль дрогнуть, и водителю приходится немедленно вносить микрокоррекции, чтобы удержать направление.
Расширенный фильтр Калмана подобен комбинации «чувствительного датчика и высокоэффективного вычислителя». Он способен быстро распознавать внезапные внешние помехи, мгновенно рассчитывать необходимую компенсацию силы и тем самым нейтрализовать влияние этих помех, гарантируя, что точность останется неизменной.
Когда все три метода используются в сочетании, вся система управления становится подобна суперводителю, который мастерски предвидит ситуацию, виртуозно выполняет тонкие настройки и обладает выдающейся устойчивостью к помехам. Она позволяет машине двигаться быстро и точно, справляясь с любыми мелкими возмущениями, и стабильно удерживает точность на наноуровне.
На самом деле, многие отечественные университеты и научно-исследовательские институты, такие как Харбинский политехнический университет, Университет Цинхуа и Институт автоматизации Хуакэ, уже провели глубокие исследования классических алгоритмов управления, включая ПИД, ЛКР и фильтр Калмана, и опубликовали множество соответствующих работ.
Однако большинство существующих алгоритмов были лишь смоделированы или протестированы в небольших масштабах, и еще не прошли проверку на уровне практического применения на высокоточных движущихся платформах.
Опыт согласования теоретических моделей с нелинейностью реальных механических систем катастрофически отсутствовал!
Более того, компенсация трения и зазоров в настоящее время могла быть реализована лишь на микронном уровне.
Основная причина, сдерживающая быстрый прорыв в этой технологии, заключалась в крайне низкой доле отечественного производства ключевых сопутствующих компонентов, таких как прецизионные подшипники, пневматические компоненты и высокостабильные источники питания. Их характеристики значительно уступали зарубежным аналогам, что делало чрезвычайно сложным преодоление барьера точности при системной интеграции.
Даже несмотря на то, что Чэнь Яньсэнь ежедневно использовал свой талант «Часы Планка» на пределе возможностей, путь впереди оставался усеянным трудностями.
Стоило ему решить одну проблему, как тут же возникала другая, намертво перекрывая дальнейший путь.
Однако в глазах группы ведущих экспертов отрасли способности Чэнь Яньсэня уже граничили с чудом. Он в одиночку разработал более совершенные алгоритмы управления.
Если бы это зависело от них, им потребовалось бы не менее семи-восьми лет, чтобы хотя бы приблизиться к подобному результату.
В итоге, менее чем за полмесяца, доктора, профессора и академики из различных институтов автоматизации по всей стране изменили свое обращение к Чэнь Яньсэню с «господин Чэнь» или «босс Чэнь» на «господин Чэнь».
Некоторые, отбросив гордость, даже стали называть его «Учитель Чэнь».
Среди них был Чжан Яньцзе из Харбинского политехнического университета, которому через четыре года исполнится пятьдесят. Однако он целыми днями крутился вокруг Чэнь Яньсэня, постоянно называя его «Учитель Чэнь».
В этот момент Чжан Яньцзе, держа в руках ноутбук, подошел к Чэнь Яньсэню и спросил: — Учитель Чэнь, я всю ночь размышлял над блок-схемой алгоритма компенсации возмущений, о которой вы говорили вчера, но так и не смог до конца ее понять.
Он сделал паузу, а затем продолжил: — Как расширенный фильтр Калмана балансирует скорость реакции и точность оценки при расчете внешних возмущений? Когда я проводил симуляцию с вашими параметрами, при быстрой реакции ошибка превышала 200 нанометров. А если я пытался снизить ошибку до 50 нанометров, скорость реакции замедлялась настолько, что при внезапных возмущениях компенсация просто не успевала срабатывать.
Чэнь Яньсэнь остановился, несколько десятков секунд внимательно вглядывался в экран, а затем заговорил: — Старина Чжан, посмотри на эту кривую возмущений. Внешние помехи не являются постоянными. Например, колебания давления в пневматических компонентах иногда бывают высокочастотными и малоамплитудными, а иногда — низкочастотными и крупноамплитудными.
Ты раньше использовал фильтр Калмана с фиксированным коэффициентом усиления, поэтому, естественно, не мог одновременно обеспечить и скорость, и точность. Можно добавить модуль адаптивного усиления, чтобы фильтр сам определял тип возмущения.