Servus Leute! Vorweg zu mir: ich bin absolut nicht elektronikaffin und hab sehr wenig Ahnung von der Materie. Jedoch muss ich in meiner Diplomarbeit, bei der es um ein elektrisches Einrad (ähnlich eines Segways) geht, auch etwas mit Mikrocontrollern hantieren. Nun zu meiner Frage, bei der Suche habe ich nicht wirklich was gefunden, was mir geholfen hätte. Ich habe ein System, welches positionsgeregelt werden soll und mein Systemeingang ist ein Motordrehmoment. Der Motor ist ein bürstenloser Außenläufer (AC - Synchronmotor). Leider gibt es dazu kein richtiges Datenblatt. Der uC berechnet eine Systemabweichung von der Führungsgröße und versucht diese auszuregeln. Der Systemeingang ist wie vorher geschrieben das Motormoment. Der Motor selber wird über PWM vom uC über eine Leistungselektronik gesteuert. Mein PWM Signal kann ich jetzt ja nur zwische 0 und 100% steuern. Ist es nun möglich über einen Umrechnungsfaktor vom PWM-Signal auf das Drehmoment zu schließen? Denn genau das will ich ja eigentlich vorgeben. Die Leistungselektronik macht aus dem PWM-Signal ein 3-phasiges Sinussignal. Gruß Thomas
ein Datenblatt deiner Leistungselektronik währe hilfreich.
Servus, das Datenblatt der Leistungselektronik ist auch nicht wirklich vielsagend. Übrigens ist der Motor ein Modellbaumotor von Robbe (Roxxy 6362/08). Ich schreib hier mal die "wichtigen" technischen Daten hin (bei einigen weiß ich nicht was es soll, Abmessungen usw. lass ich weg): Typ: Roxxy BL-Control 9120-12 Opto Funktion: Vorwärts - Stop - Bremse - Rückwärts Laststrom: 120 A Kurzzeit: 150 A SPS: ja Rx-Filter: ja PCO: ja POR: ja hec: 32kHz TP: ja Cool Power FET: ja Vielleicht hilft das ja weiter. Ich hab leider nicht mehr :( Gruß Thomas
Gut und teuer dein Regler. Die Sache hat nur vier Haken: Die typischen Modellbauregler nehmen das Fernsteuersignal als Drehzahlsollwert. Wenn Du bisher von einer Drehmomentvorgabe ausgegangen bist wirst Du Deine Regelung entsprechend umstricken müssen. 2. Musst Du schauen ob das Regelverhalten von dem Ding zu Dir passt. Sollwertsprünge werten intern z.B. gerne als Rampe abgefahren. Evtl. ändert sich mit der Dynamik deines Sollwertes das Regelverhalten. 3. scheint mir das ein sensorloser Regler zu sein. Rund um Motorstillstand herum wird es also eher abenteuerlich funktionieren. 3. Das Ding erwartet einen Standardpuls wie er von einer Fernsteuerung kommt. Das heisst Du hast ein abgetastetes System mit allen Effekten wie z.B. Totzeiten oder Aliasing. Musst schauen ob das Gesamtsystem träge genug ist um damit Leben zu können. Welche Fachrichtung? Grüssle Hauspapa
Servus Hauspapa! Fachrichtung bei mir ist Maschinenbau. Die ganzen Komponenten wurden vorher gekauft (hatte keinen Einfluss darauf bzw. hab mich da rausgehalten, da keine Ahnung) ohne viel Wissen um die exakte Funktionsweise. Mir sind beim bisherigen Betrieb des Motors auch schon Zweifel aufgekommen, ob die Leistungselektronik überhaupt für dieses Problem tauglich ist. Naja, wir werden mit dem bisherigen Aufbau die nächsten Tage mal auf einen Rollenprüfstand gehen und schauen, ob wir da irgendwas ableiten können. Meinst du mit Punkt 3, dass der Motor bei sehr niedrigen Drehzahlen aufgrund der Leistungselektronik stehen bleibt? Kannst du vielleicht einen Regler empfehlen, dem man quasi das Drehmoment vorgeben kann? Gibt es sowas? Sorry, wenn ich da so plump frage, aber von uns hat in dem Bereich niemand Ahnung (alle Maschbauer). Mit den Komponenten ist es halt so eine Sache, da wir da teilweise nicht die Ahnung hatten, ob alles zusammenpasst bzw. für den Einsatzzweck geeignet. Gruß Thomas
So ein sensorloser Regler misst was der Motor gerade macht und erzeugt dementsprechend die elektronischen Ansteuersignale. Rund um Drehzahl Null herum funktioniert das leider nicht. Der Regler hilft sich indem er in diesem Bereich eine feste Betriebssequenz, meist eine Rampe auf eine Mindestdrehzahl "blind" abfährt. Positionieren um Null herum wie es bei Euch zum ausbalacieren sicher nötig ist dürfte damit eher zum Glücksspiel werden. Evtl. geht es, ansonsten ist die Lösung des Grundproblems ein klassischer Gleichstrommotor oder ein bürstenloser Motor mit Lagegeber sprich Hallsensoren. Jeweils mit passender Motorsteuerung versteht sich. Wenn Du gute Beziehungen nach Stralsund hast Du nicht zufällig?
Servus, dadurch, dass es einradbedingt eh relativ schwierig wird im Stand zu balancieren, könnte das Problem bei niedrigen Drehzahlen nicht so schlimm sein bzw. hoffentlich verschwinden. Der Motor wurde bauraumbedingt ausgewählt, da er halt wirklich sehr klein ist und ordentlich Dampf hat. Beziehungen nach Strahlsund hab ich nicht, was meinst du damit? Hast du vielleicht eine Idee wie ich meine Regelung umtricksen könnte (siehe 1. bei deinem vorigen Post)? Vielen Dank schon mal für die Hilfe Gruß Thomas
Nur zum Verständnis: Nach Rechts und Links musst Du selbst balacieren das ist klar. Vom Fahrradfahren kommt sicher die Annahme einer Mindestgeschwindigkeit weil der Durchschnittsmensch sonst umfällt. Der Durchschnittseinradfahrer (klassisch mit Pedalen) kann problemlos auf der Stelle stehen, zumindest hab ich das bisher so gesehen. Ausprobiert noch nicht. Nach vorne und hinten hast Du a) eine Elektronik die weis wohin Du wie schnell willst und sich darum kümmert das Du nicht umfällst oder b) eine Elektronik die einfach so schnell fährt wie Du Ihr sagst und Du selbst achtest darauf das Du nicht umfällst. Welches von beidem? Ach ja und spätestens zum Kurvenfahren wird es wohl doch wieder übung brauchen. Überhaupt würde mich die Idee wie das Steuerungs- und Regelungstechnisch bisher gedacht ist interessieren. Stralsund? Ein 150W Maxxonmotor mit Lagegeber samt Steuerelektronik. Aber nur mit Beziehungen und freundlich Fragen. Geht also nicht, zumal der Spass nicht billig ist.
Wird das sowas ähnliches? http://www.itnews.com.au/News/156764,honda-unveils-one-wheel-drive-vehicle.aspx :-)
Servus, @Floh: Ja, sowas "ähnliches", jedoch erfolgt die Regelung nur in vor-zurück-richtung. Was auch gleichzeitig deine Frage beantworten dürfte, Hauspapa (also a) ). Der Winkel des Rahmens gibt die Geschwindigkeit vor, ähnlich einem inversen Pendel soll ständig der Winkel so geregelt sein, dass das gesamte System "Einrad" nicht umfällt. Gemacht wurde sowas übrigens schon öfter wie z.B hier: http://tlb.org/eunicycle.html http://www.gizmag.com/enicycle-electric-unicycle/12622/ Nur verfolgen wir ein etwas anderes Konzept weswegen der kleine Motor ideal wäre. Übung braucht es bestimmt, keine Frage. Regelungstechnisch ist das allerdings nicht zu schwierig, ein gewöhnlicher PD-Regler mit Beschleunigungs- und Gyrosensor tut's bei den einfachsten Modellen schon. Lediglich unsere Komponenten könnten da einen Strich durch die Rechnung machen :( Übrigens ist das mehr eine "akademische Spielerei", deswegen sollte man den Mehrwert im Moment noch nicht zu hoch einschätzen (wenn auch ein Industriepartner dahinter steht) Gruß Thomas
Thomas schrieb: > Mein PWM Signal kann ich jetzt ja nur zwische 0 und 100% steuern. > Ist es nun möglich über einen Umrechnungsfaktor vom PWM-Signal auf das > Drehmoment zu schließen? Nein geht nicht, weil das Moment vom Strom und nicht von der Spannung abhängig ist. Kauf dir einen fertigen Servoregler aus der Industrietechnik, die haben eine Drehmomentregelung integriert. Das mal schnell in einer Diplomarbeit nebenbei selbst zu machen sprengt den Zeitrahmen völlig.
Dein Drehmoment kannst Du nicht regeln. Deine Beschleunigungsvorgabe
resultiert natürlich in einer Kraft und in der Folge währe ein
Drehmoment sehr schön zum regeln. Allerdings hat eine drehzahlgeregelte
Variante einen entscheidenden Vorteil: Sie ist vom Fahrergewicht
unabhängig.
Wenn Ihr das sauber gerechnet habt solltet Ihr wissen wie schnell Ihr in
etwa regeln müsst (wenn nicht: ca. 1/10 der Zeit die das Ding zum
Umfallen braucht). Dann lässt sich auch beurteilen ob die Komponenten in
etwa geeignet sind.
>Der Winkel des Rahmens gibt die Geschwindigkeit vor
Skizze machen, Kräfte einzeichnen und über den Satz noch einmal
gründlich nachdenken. Und dann will ich das nochmal richtig hören.
Wenn du keine Ahnung von Regelungstechnik hast, wurde ich dir raten, wie meine Vorredner davor, dir ein fertiges Modul zu kaufen. Denn allein die Einarbeitung in die PM-Maschine und die Regelungstechnik und Inbetriebnahme wurde deine Zeit sprengen, wenn du dich auch noch mit Mikrocontroller befassen mußt. Gruß
Moin, Du müsstest zu allererst einmal heraus bekommen ob dein Regler einfach eine Motorspannung vorgibt und das Drehfeld nur richtig zum Rotor regelt oder ob das ein Drehzahlregler ist. Die meisten Modelbauregler geben nur eine Spannung vor. d.h. der Motor bricht bei Belastung in der Drehzahl zusammen. Kann er die Drehzahl halten dann ist er Drehzahl geregelt. Wenn der Regler nur Spannung vorgibt. Ist das System Motor-Regler für euch ein PT1 Glied, Wobei die Zeitkonstante von der Belastung abhängt. Jetzt habt ihr 2 Möglichkeiten, Nr 1 ihr nehmt den Regler so mit Motor und gebt nur Spannungen vor, das System betrachtet ihr als PT1 Glied dessen Ausgang die Drehzahl ist. Rein Mathematisch habt ihr dann das Problem das dOmega/dt eure eigendliche Ausgangsgröße sein müsste, das sollte aber lösbar sein. Nr 2 wäre den Strom zu messen den der Regler zieht. dann könnt ihr das Drehmoment Regeln. Da dieses proportional zum Strom ist. Oder ihr verwerft den Regler und seht euch nach einem Feldorientierten Regler um. z.b. AN1078 von Microchip, Das ist aber als Eigenentwicklung und auch noch als Maschinenbauer harter Toback. MfG Tec
Servus, ich ruf nachher mal bei der Robbe-Hotline an und frag nach, ob der Regler die Drehzahl unter Last halten kann (sind erst ab 10 Uhr erreichbar). Bzw. gehen wir wie oben schon geschrieben die nächsten Tage (hängt noch von anderen Faktoren ab) auf den Rollenprüfstand. Hauspapa schrieb: >>Der Winkel des Rahmens gibt die Geschwindigkeit vor > Skizze machen, Kräfte einzeichnen und über den Satz noch einmal > gründlich nachdenken. Und dann will ich das nochmal richtig hören. Ja, hast recht schäm, war dumm ausgedrückt. Die Bewegungsgleichungen hab ich schon mit Lagrange hergeleitet und auch schon eine linearisierte Zustandsdarstellung davon. Je größer der von 0 abweichende Winkel, desto schneller versucht das Rad wieder unter den Schwerpunkt des Gesamtsystems zu kommen, was in einer Beschleunigung resultiert. Ich meinte das eher so, dass wenn man längere Zeit nach vorne geneigt ist (Winkel Rahmen > 0), so nimmt das Einrad an Geschwindigkeit auf. Im Moment weiß ich zwar noch nicht wie ich in der Zustandsdarstellung auf eine Drehzahl als Input komme, werde aber darüber (zwangsläufig) grübeln. Im Übrigen ist es nicht so, dass ich alles alleine machen muss. Mit mir sind noch 3 andere Studenten mit diesem Projekt beschäftigt, von denen sich einer recht gut mit Mikrocontrollern bzw. deren Programmierung auskennt. Leider von solchen Geschichten wie Leistungselektronik usw. jedoch nicht viel Ahnung hat (ist halt kein E-Techniker ;) ) Vielen Dank schon mal für die bisherige Hilfe! Gruß Thomas
Warum suchst Du Dir nicht an der Uni einfach einen Elektrotechniker oder hörst ein paar passende Vorlesungen dazu? Es kann doch nicht sein, dass Du so eine Aufgabe gestellt bekommst und dann der Dumme bist. Hat Dein Betreuer überhaupt Ahnung von der Aufgabenstellung, die er Dir gegeben hat, ich vermute mal, dass das nicht der Fall ist. Und eigentlich ist die Zeit für die Diplomarbeit zu knapp, um Dich jetzt mit sowas zu befassen. Vielleicht wäre es sinnvoller, das Thema zu wechseln.
Professor schrieb: > Warum suchst Du Dir nicht an der Uni einfach einen Elektrotechniker oder > hörst ein paar passende Vorlesungen dazu? Es kann doch nicht sein, dass > Du so eine Aufgabe gestellt bekommst und dann der Dumme bist. Hat Dein > Betreuer überhaupt Ahnung von der Aufgabenstellung, die er Dir gegeben > hat, ich vermute mal, dass das nicht der Fall ist. Und eigentlich ist > die Zeit für die Diplomarbeit zu knapp, um Dich jetzt mit sowas zu > befassen. Vielleicht wäre es sinnvoller, das Thema zu wechseln. Mal ganz ruhig bleiben. Es ist ja nicht so, dass es so ein Einrad noch nie gab. Jedoch wollen wir es mit einem anderen Ansatz (Motor) versuchen. Dass der Regler dazu nicht passt, ist nicht seine Schuld, sondern unserer aller Unerfahrenheit geschuldet. Die Aufgabenstellung kommt auch nicht von ihm, sondern vom Industriepartner (wobei das wieder ne ganz andere Geschichte ist). Im Notfall nehmen wir, wie oben schon geschrieben, ein vorgefertigtes Modul und einen Hubmotor (mit dem geht's dann sicher). Nur wollen wir eben was neues/anderes machen. Wenn das nicht klappt, auch ok. Vorher müssen wir es eben probieren. Und zu einem E-Techniker werde ich auch noch gehen, nur hab ich gerne mehrere Meinungen bzw. eigne mir auch ganz gerne Sachen selber an. Gruß Thomas
Also ich lehne mich mal aus dem Fenster und sag das ist machbar. Die Motorsteuerung frisst alle 20ms einen neuen Sollwert ( http://www.rn-wissen.de/index.php/Servos ). Wenn sie gut gemacht ist sogar noch häufiger vorausgesetzt man bietet Ihr einen Puls an. Das Ding sollte in 100ms nicht von alleine umgefallen sein. Das sollte reichen. Der Standard Modellbauregler frisst den Puls und macht eine PWM draus. Klemmenspannung ist proportional zur Motordrehzahl im Leerlauf. Die Motordrehzahl ist korrekt gesteuert und nicht geregelt. Selbstverständlich bricht sie unter Belastung ein. Um 20% vielleicht, je nach Qualität von Motor und Akkus. Einbrechende Akkuspannung liesse sich allerdings im übergeordneten System kompensieren. Letztlich verkraftet der Regelkreis diese Änderung der Regelstrecke. Eine Drehzahlregelung halte ich in diesem Fall für sehr viel leichter stabil zu kriegen als eine drehmomentbasierte Geschichte. Im Drehmoment steckt das Fahrergewicht mit drin, das Verhalten der Regelstrecke ändert sich drastisch mit dem Fahrergewicht. Beim Drehzahlregler kürzt sich das Gewicht heraus, das Führungsverhalten der Regelstrecke ist weitgehend konstant.
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