# state controller
{% columns %}
{% column %}
{% endcolumn %}
{% column %}
Das Kernstück des Xvi-Servocontrollers ist der Zustandsregler mit Beobachter.\
Mit diesem Modell ist es möglich, hochpräzise Achsen dynamisch und stabil zu regeln.
Die Einstellung des Reglers ist bewusst einfach gehalten. Für die Inbetriebnahme sind lediglich zwei Regelparameter erforderlich: `Payload` und `Gain Pos`.
Durch den Zustandsregler wird eine präzise, dynamische und stabile Achsregelung realisiert.
{% endcolumn %}
{% endcolumns %}
***
{% columns %}
{% column width="50%" %}
{% endcolumn %}
{% column width="50%" %}
## Inbetriebnahme in 4 Schritten
Inbetriebnahme des Zustandsreglers in nur 4 Schritten und nur mit lediglich zwei Regelparametern.
{% stepper %}
{% step %}
#### Payload eintragen
Geschätzte Masse bzw. Massenträgheit auf der Achse im Parameter `Payload` eintragen.
{% endstep %}
{% step %}
#### Auto Gain
`Auto Gain` ausführen. Der Verstärkungsfaktor wird automatisch passend zur Payload berechnet und gesetzt.
{% endstep %}
{% step %}
#### Finetuning
`Reversing Sequence` mit `Wait Time` starten ([by click](/control_system/de/xenax/xenax-xvi-75v8s/webmotion/operation/by-click.md)).
`Deviation` im `motion diagram` prüfen und `Payload` so anpassen, dass die Zielposition möglichst ohne Über- oder Unterschwingen erreicht wird.
{% endstep %}
{% step %}
#### Regelgüte optimieren
Nach korrekter Payload erneut `Auto Gain` ausführen.
Optional `Gain Position` erhöhen, bis keine Verbesserung mehr erkennbar ist oder bevor die Achse lauter wird.
Fertig!
{% endstep %}
{% endstepper %}
Möchten Sie den Prozess noch komfortabler mit dem `Setup Wizard` gestalten? Dieser führt sie Schritt-für Schritt durch die nötigen Einstellungen inklusive Dynamikoptimierung und Backup der Applikationsdaten.
Setup Wizard
{% endcolumn %}
{% endcolumns %}
***
{% columns %}
{% column %}
{% endcolumn %}
{% column %}
## Basic Settings
Die Seite dient der einfachen und übersichtlichen Parametrierung des Zustandsreglers für typische Standardanwendungen.
Sie stellt die wesentlichen Parameter zur Positionsregelung `STATE CONTROLLER` in reduzierter Form bereit und ermöglicht damit eine schnelle Inbetriebnahme der Achse ohne detaillierte Kenntnisse der Regelungsstruktur.
Zusätzlich stehen unter `MOTION` Parameter zur Positionsüberwachung zur Verfügung.
{% endcolumn %}
{% endcolumns %}
{% columns %}
{% column %}
{% endcolumn %}
{% column %}
### Payload \[kg]
Parameter zur Angabe der zusätzlichen Last auf der Achse. Die Eigenmasse des Motorschlittens wird bei Jenny Science Achsen automatisch berücksichtigt.
{% endcolumn %}
{% endcolumns %}
{% columns %}
{% column %}
{% endcolumn %}
{% column %}
### INERTIA \[kg m2]
Parameter zur Angabe des zusätzlichen Massenträgheitsmoments der rotativen Achse.\
Die Massenträgheit der Welle der Jenny-Science-Achse ist bereits berücksichtigt.
Bei rotativen Fremdmotoren mit vorgeschaltetem Getriebe muss das externe Trägheitsmoment auf die Motorwelle umgerechnet werden. Dabei geht das Übersetzungsverhältnis quadratisch in die Berechnung ein.
Beispiel:\
Bei einer Getriebeübersetzung von 20:1 reduziert sich das externe Trägheitsmoment auf der Motorseite um den Faktor 400.
{% endcolumn %}
{% endcolumns %}
{% columns %}
{% column %}
{% endcolumn %}
{% column %}
### Gain position \[Hz]
Gesamtverstärkung des Positionsregelkreises. Mit zunehmender Last sollte dieser Wert reduziert werden. Ein Vorschlagswert kann über die Taste `Auto Gain` berechnet werden, sobald die Last eingetragen wurde. Der berechnete Wert ist ein theoretischer Richtwert. In der Praxis kann eine geringfügige manuelle Nachstellung erforderlich sein.
{% endcolumn %}
{% endcolumns %}
{% columns %}
{% column %}
{% endcolumn %}
{% column %}
### Following error window \[inc]
Maximal zulässige Positionsabweichung in Inkrementen des Encoders. Wird dieser Wert überschritten, wird Fehler 50 (Schleppfehler) ausgelöst.
Bei angeschlossener Jenny Science Achse ist der Wert bereits entsprechend der Encoderauflösung voreingestellt bzw. kann über den `Default`-Button auf diesen zurückgesetzt werden.
{% endcolumn %}
{% endcolumns %}
{% columns %}
{% column %}
{% endcolumn %}
{% column %}
### Target position window \[inc]
Zulässige Encoder-Positionsabweichung am Zielpunkt, bei der der Zustand In Position erreicht wird. Zusätzlich zur Positionsabweichung muss auch die Trajektorienberechnung des Reglers die Zielposition erreicht haben.
Dieser Parameter ist ohne Wirkung, wenn die Achse im Cyclic Synchronous Mode von einer PLC gesteuert wird.
{% endcolumn %}
{% endcolumns %}
{% columns %}
{% column %}
{% endcolumn %}
{% column %}
### Pos. window time \[ms]
Verweilzeit der Geberposition im `Target position window` bis der Zustand in Position erreicht wird.
{% endcolumn %}
{% endcolumns %}
***
{% columns %}
{% column %}
{% endcolumn %}
{% column %}
## Advanced Settings
Diese Einstellungen ermöglichen eine erweiterte Parametrierung des Zustandsreglers für komplexere Anwendungen, insbesondere bei Systemen mit mechanischen Schwingungen.
Sie bieten zusätzliche Parameter zur gezielten Beeinflussung des Regelverhaltens über die Grundeinstellungen hinaus.
{% endcolumn %}
{% endcolumns %}
{% columns %}
{% column %}
{% endcolumn %}
{% column %}
### VIBRATION AVOIDANCE
Zur Reduktion mechanischer Schwingungen stehen zwei Filtertypen zur Verfügung: Active Filter und Notch Filter. Beide können gleichzeitig verwendet werden, sollten jedoch nicht auf derselben Frequenz arbeiten. Die Filterfrequenz entspricht der zu unterdrückenden Schwingungsfrequenz. Typische Werte liegen im Bereich von 300–500 Hz. Bei einer Einstellung von 0 ist das jeweilige Filter deaktiviert.
Mit der praktischen `Scan` Funktion, kann die Frequenz ermittelt und direkt aktiviert werden.
{% hint style="success" %}
Ist ein Filter aktiv und wirksam, so kann ggf. der `Gain position` weiter erhöht werden und erreicht dadurch bessere Regeleigenschaften.
{% endhint %}
#### Active filter \[Hz]
Der Active Filter wirkt gezielt auf eine schmale Frequenzkomponente und nutzt eine phasenverschobene Gegenwirkung zur Unterdrückung der Schwingung. Dieser ist bevorzugt anzuwenden, da er eine geringe Beeinflussung der Regelgüte hat.
Eigenschaften:
* 200Hz - 2000Hz
* Sehr selektive Wirkung auf eine definierte Frequenz
* Geringe Beeinflussung der Regelgüte
* Besonders geeignet für dominante Einzelfrequenzen
Einschränkungen:
* Weniger wirksam bei breitbandigen oder variablen Resonanzen
#### Notch filter \[Hz]
Der Notch Filter dämpft einen Frequenzbereich um die eingestellte Mittenfrequenz und eignet sich für komplexere Schwingungsphänomene.
**Eigenschaften:**
* 160Hz - 2000Hz
* Wirksam bei breitbandigen Resonanzen
* Robuste Unterdrückung auch bei Frequenzschwankungen
**Einschränkungen:**
* Stärkere Beeinflussung der Regelgüte im Vergleich zum Active Filter
{% endcolumn %}
{% endcolumns %}
{% columns %}
{% column %}
{% endcolumn %}
{% column %}
### Scan
Ermittelt mittels FFT-Analyse die aufbaubedingten Resonanzfrequenzen der Achse.\
Die identifizierte dominante Frequenz kann direkt übernommen und für die Filterfunktion verwendet werden.
#### Bandwidth
Bestimmt die Aufzeichnungsdauer der Messung und damit die Frequenzauflösung der FFT-Analyse.
* Längere Aufzeichnungsdauer → höhere Frequenzauflösung (schmaleres Frequenzband)
* Kürzere Aufzeichnungsdauer → geringere Auflösung, dafür breiteres sichtbares Frequenzspektrum
**Empfehlung:**\
Für eine erste Analyse 0.8 s mit einem Frequenzbereich bis 2.5 kHz, um das Gesamtspektrum zu erfassen. Für eine detailliertere Untersuchung kann die Aufzeichnungsdauer erhöht werden, um die Frequenzauflösung gezielt zu verbessern.
#### Move to pos during analysis
Definiert eine Absolutposition, die während der Analyse mit klick auf `Start Analysis` angefahren wird. Die Bewegung dient zur gezielten Anregung des Systems für die Schwingungsanalyse.
#### Start Analysis
Startet die FFT-Analyse.\
Dabei wird optional die definierte Zielposition automatisch angefahren. Alternativ kann die Analyse auch gestartet werden, wenn die Bewegung zuvor über die `by click`-Seite initiiert wurde oder auch im Stillstand.
#### FILTER PRESET
Zeigt die Frequenz und Amplitude des größten Ausschlags aus der Analyse an.\
Diese Werte können mit `Apply Preset` direkt übernommen und aktiviert werden.
Durch Auswahl einer anderen Frequenz in der Aufzeichnung kann diese als neuer Preset-Wert übernommen und ebenfalls über `Apply Preset` aktiviert werden.
{% endcolumn %}
{% endcolumns %}
{% columns %}
{% column %}
{% endcolumn %}
{% column %}
### Stabilty ↔ Dynamic
Dieser Parameter beeinflusst die Lage der Reglerpole und damit direkt das dynamische Verhalten und die Stabilität des Systems. Der Standardwert ist 0.
Eine Verschiebung in positive Richtung führt zu einer aggressiveren Polplatzierung und kann bei einfachen mechanischen Systemen mit geringer Masse die Dynamik und Reaktionsgeschwindigkeit verbessern.
Eine Verschiebung in negative Richtung bewirkt eine konservativere Polplatzierung und erhöht die Robustheit gegenüber mechanischen Schwingungen, jedoch auf Kosten der Dynamik.
{% endcolumn %}
{% endcolumns %}
{% columns %}
{% column %}
{% embed url="" %}
{% endcolumn %}
{% column %}
### SWING OUT REDUCTION
Diese Funktion ermöglicht eine automatische Anpassung der Trajektorienvorgabe, um die Ausschwingzeit der Achse nach einer Bewegung zu reduzieren.
Hierzu wird die Solltrajektorie so modifiziert, dass mechanische Schwingungen gezielt kompensiert werden. Voraussetzung ist die Angabe der charakteristischen Schwingungsparameter des Systems.
Änderungen der Parameter werden nicht während der Bewegung übernommen.\
Nach Anpassung von Frequenz oder Dämpfung muss die Achse mindestens 1000 ms stillstehen, damit die neuen Einstellungen wirksam werden.
Wird einer der beiden Parameter auf 0 gesetzt, ist die Funktion deaktiviert.
Bei zyklisch interpolierter Trajektorienvorgabe durch eine übergeordnete Steuerung (z. B. SPS) ist zu beachten:\
Die Anpassung erfolgt ausschließlich auf der internen Trajektorie im Regler. Dadurch kann sich die effektive Zielerreichung verzögern.\
Vor dem Start einer Folgebewegung muss daher sichergestellt werden, dass die Zielposition tatsächlich erreicht wurde (Überwachung der Ist-Position).
#### Damping
Gibt die Dämpfung der mechanischen Schwingung in % an.\
Der Wert ist systemabhängig und insbesondere von der bewegten Masse bzw. Trägheit beeinflusst.
#### Frequency \[Hz]
Gibt die Frequenz der dominanten mechanischen Schwingung an (Auflösung: 0.1 Hz).
Zur Bestimmung kann die Schwingung der Maschine z. B. mit einer Hochgeschwindigkeitskamera oder einem Beschleunigungssensor erfasst werden. Relevant ist dabei die durch die beschleunigte Masse angeregte Eigenfrequenz des Systems.
{% endcolumn %}
{% endcolumns %}
{% columns %}
{% column %}
{% endcolumn %}
{% column %}
### Gain current \[Hz]
Verstärkung des Stromregelkreises. Die Reduktion dieser Verstärkung erlaubt eine Geräuschreduktion in empfindlichen Umgebungen.
{% endcolumn %}
{% endcolumns %}
---
# Agent Instructions: Querying This Documentation
If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question.
Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter:
```
GET https://tech.jennyscience.com/control_system/de/industrial-ethernet/copy-of-xenax-r-xvi-75v8s/webmotion-r/operation/state-controller.md?ask=
```
The question should be specific, self-contained, and written in natural language.
The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation.
Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.