Hallo Leute,
ich wollte einen 12V DC Motor mit einem PT1-Glied annähern und habe
mehrere Sprungantworten gemessen.
Es schaut erstmal wie ein PT1 -Glied aus. Aber die stationäre
Verstärkung ist überraschenderweise leider nicht konstant
Je mehr PWM desto weniger ist die
-Verstärkung, es scheint quasi linear abhängig. Ich frag mich wie
erweitere ich den PT1 Modell anhand der Messungen?
Vielen Dank im Voraus.
Gruß stmfresser
Hier sind die Messungen, unterschiedlich geplottet.
Messgrößen. Winkelgeschwindigkeit von Motor 1 und 2
Eingangsgröße PWM . 10 bit
Ich finde daß es so aussieht als ob zwischen PWM und Drehzahl ein Offset
wäre.
Man ließt oft daß der Bürstenübergangswiderstand nichtlinear ist und gut
über eine feste Spannung angenähert werden kann.
z.B. hier:
http://www.christiani.de/pdf/74991_Lese.pdf
vor Formel 12.28
Martin schrieb:> Ich finde daß es so aussieht als ob zwischen PWM und Drehzahl ein Offset> wäre.>> Man ließt oft daß der Bürstenübergangswiderstand nichtlinear ist und gut> über eine feste Spannung angenähert werden kann.>> z.B. hier:> http://www.christiani.de/pdf/74991_Lese.pdf> vor Formel 12.28
Danke,
Sie haben Recht. Es gibt Offset. Ab PWM 30 geht der Motor erst los. Das
habe ich nicht berücksichtigt.
Gruß stmfresser.
Wie sieht denn Deine Endstufe aus?
Ist es eine Vollbrücke oder Halbbrücke?
Wenn es nur ein MosFet + Freilauf ist, dann kann es gut sein, dass die
Endstufe im lückenden Betrieb läuft. PWM ist dann nicht mehr
proportional zur Motorspannung.
Jens schrieb:> Wie sieht denn Deine Endstufe aus?> Ist es eine Vollbrücke oder Halbbrücke?> Wenn es nur ein MosFet + Freilauf ist, dann kann es gut sein, dass die> Endstufe im lückenden Betrieb läuft. PWM ist dann nicht mehr> proportional zur Motorspannung.
Hallo,
Danke für den Hinweis.
Der Motortreiber ist http://www.pololu.com/product/705
Davon 2 Stück im Betrieb.
Ich habe angenommen, dass PWM proportional zur Ankerspannung ist.
Grüße,
ich habe grad den offset aus den messwerten weggefiltert.
Noch mal geplottet. Übersetzung PWM zu Winkelgeschwindigkeit grob
geschätzt 14.
schaut etwas besser aus. Aber nicht befriedigend
Martin schrieb:> Der Fit ist aber auch noch nicht optimal.>> Hast du das von Hand "hingebogen" oder irgendwie gerechnet?> Linearer Fit geht ganz schnell z.B. mit EXCEL.
was ist denn das Fit? ne Zeichenprogramm?
>Der Motortreiber ist http://www.pololu.com/product/705>Davon 2 Stück im Betrieb.>>Ich habe angenommen, dass PWM proportional zur Ankerspannung ist.
Miss die Spannung doch mit.
Prinzipiell geht der Motortreiber.
Er hat allerdings ein Turn-On-Delay von 300us.
Wie hoch ist Deine PWM Frequenz?
Hast Du 1kHz, also 1000us Periodenzeit, so sind die 300us schon 30%.
Natürlicht steht dem die Turn-Off Zeit gegenüber. Aber es ist nicht
symentrisch.
Ist die Frequenz > 1kHz wird's aber dramatischer.
Stimmt, Fit ist Umgangssprache... Eigentlich heist's hier zumindest
lineare Regression.
http://de.wikipedia.org/wiki/Lineare_Regression
Was man macht: man sucht eine Funktion die gegebene Werte am besten
annähert. Im englischen etwas anpassen: to fit something.
Auf deutsch sagen die meisten dann vermutlich aus Faulheit nur daß die
Funktion ein Fit ist...
@jens
pwm läuft auf 1kHz. Ich muss nicht unbedingt super genaueres Modell von
Motor erstellen. So dass sind die Daten vom Motor und Motortreiber nicht
gemessen.
@martin
achso, ja das wollte grad machen. Erstmal zumindest grobe Funktion
finden abhängig von PWM -Wert.
Hab von den Messwerten 2 Arbeitspunkte gewählt, Rechne grad die
Unbekannt 2 Parameter.
Wenn diese so grob passen würde, dann least square methode anwenden,
wird bestimmt besser.
turn on delay 100-300µs, turn off delay 85-255µs.
Das scheint aber nur den Highside-Schalter zu betreffen, d.H. die Zeit
ist nur beim Reversieren interessant.
Für das Tastverhältnis gelten offenbar die Werte t_rise und t_fall,
beide <10µs.
Jedenfalls interpretiere ich Seite 11 vom Datenblatt so.
Bei sehr großen und unsymmetrischen Schaltzeiten würde es einen Offset
zwischen eingespeistem PWM Signal und Ausgangs-PWM-Signal geben.
Zur Näherung 3. Ordnung: welche Parameter kommen jetzt 'raus?
Martin schrieb:> turn on delay 100-300µs, turn off delay 85-255µs.> Das scheint aber nur den Highside-Schalter zu betreffen, d.H. die Zeit> ist nur beim Reversieren interessant.> Für das Tastverhältnis gelten offenbar die Werte t_rise und t_fall,> beide <10µs.
Ok. versuche zu kapieren.
> Jedenfalls interpretiere ich Seite 11 vom Datenblatt so.>> Bei sehr großen und unsymmetrischen Schaltzeiten würde es einen Offset> zwischen eingespeistem PWM Signal und Ausgangs-PWM-Signal geben.>> Zur Näherung 3. Ordnung: welche Parameter kommen jetzt 'raus?
Versehentlich falsch geschrieben.
Entschuldige, es war 2. Ordnung.
Also, ein kleiner quadratischer Term ist OK, weil ja auch die Verluste
des Motors mit der Drehzahl überproportional ansteigen und damit auch
den Anstieg der Leerlaufdrehzahl reduziert.
Genau wie die Lagerreibung ein weitgehend konstantes Moment bedeutet,
sind auch die Hystereseverluste im Rotorblech ein konstantes Moment, die
Verluste steigen entsprechend linear mit der Drehzahl. Die
Wirbelstromverluste im Blech sind quadratisch von der Drehzahl abhängig
und die Luftreibung kann man ganz gut kubisch annähern. Nur so als
Hintergrund.
Martin schrieb:> Also, ein kleiner quadratischer Term ist OK, weil ja auch die Verluste> des Motors mit der Drehzahl überproportional ansteigen und damit auch> den Anstieg der Leerlaufdrehzahl reduziert.> Genau wie die Lagerreibung ein weitgehend konstantes Moment bedeutet,> sind auch die Hystereseverluste im Rotorblech ein konstantes Moment, die> Verluste steigen entsprechend linear mit der Drehzahl. Die> Wirbelstromverluste im Blech sind quadratisch von der Drehzahl abhängig> und die Luftreibung kann man ganz gut kubisch annähern. Nur so als> Hintergrund.
Danke für ausführliche Erklärung.
bin gerade dabei einen Drehgeschwindigkeitsregler auszulegen. Es gibt
anscheinend ne Menge Methoden. Welche würden Sie mir empfehlen.
Mir gefällt die Methode von Betragsoptimum da es angeblich gegen Störung
sehr robust sei.
Erst mal: Du, sonst fühle ich mich so alt...
Es kommt darauf an was man machen möchte.
Ich mag große Motoren und allgemein große Leistungen, deshalb würde ich
immer versuchen eine Methode zu wählen bei der man den Strom sicher
unter Kontrolle hat. Das geht am besten mit einer kaskadierten Regelung.
Damit hat man als Strecke nur noch im wesentlichen eine Induktivität,
und die ist sehr leicht zu regeln. Die geregelte Strecke verhält sich
dann ganz gut PT1-artig, wodurch die übergeordnete Strecke (Drehzahl als
Funktion des angeforderten Drehmomentes) wiederum nur noch I-Verhalten
hat, was wieder einfach zu regeln ist.
Kaskadierte Regler haben auch den Vorteil, daß man sie sehr leicht sehr
schnell machen kann. Das gilt ganz besonders für analoge Stromregler.
Digital habe ich immer alles was vernünftig war vorgesteuert und den
Rest ganz normal kaskadiert geregelt.
Die Wirklichkeit macht einem sehr schnell einen Strich durch die schönen
Theorien. z.B. wenn man Werte limitieren muß und I-Anteile weglaufen,
die man wieder einfangen muß. oder wenn man einen PWM-Modulator
berücksichtigen muß, oder wenn die Strecke deutlich nichtlinear ist.
Das alles kann man IMHO im Simulator am besten berücksichtigen.
Martin schrieb:> Erst mal: Du, sonst fühle ich mich so alt...>> Es kommt darauf an was man machen möchte.> Ich mag große Motoren und allgemein große Leistungen, deshalb würde ich> immer versuchen eine Methode zu wählen bei der man den Strom sicher> unter Kontrolle hat. Das geht am besten mit einer kaskadierten Regelung.> Damit hat man als Strecke nur noch im wesentlichen eine Induktivität,> und die ist sehr leicht zu regeln. Die geregelte Strecke verhält sich> dann ganz gut PT1-artig, wodurch die übergeordnete Strecke (Drehzahl als> Funktion des angeforderten Drehmomentes) wiederum nur noch I-Verhalten> hat, was wieder einfach zu regeln ist.> Kaskadierte Regler haben auch den Vorteil, daß man sie sehr leicht sehr> schnell machen kann. Das gilt ganz besonders für analoge Stromregler.> Digital habe ich immer alles was vernünftig war vorgesteuert und den> Rest ganz normal kaskadiert geregelt.>> Die Wirklichkeit macht einem sehr schnell einen Strich durch die schönen> Theorien. z.B. wenn man Werte limitieren muß und I-Anteile weglaufen,> die man wieder einfangen muß. oder wenn man einen PWM-Modulator> berücksichtigen muß, oder wenn die Strecke deutlich nichtlinear ist.> Das alles kann man IMHO im Simulator am besten berücksichtigen.
Danke, mit dem Kaskadenregler würde ich gerne regeln , leider ist kein
Shunt auf dem Motortreiber vorhanden. Extra 2 Shunt dafür 2 OPV und noch
negative Spannungsquellen sind zuviel Arbeit und aufwändig.
Hab die Motoren bisher nur mit einem PI-Regler ausprobiert, Kp und
Nachstellzeit wird grob geschätzt. Es ging schon nicht schlecht, aber
für die Vorsteuerung bräuchte ich ein genaueres Streckenmodell. Das
bekomme ich erst heute.
> ...> Hab die Motoren bisher nur mit einem PI-Regler ausprobiert, Kp und> Nachstellzeit wird grob geschätzt. Es ging schon nicht schlecht, aber> für die Vorsteuerung bräuchte ich ein genaueres Streckenmodell. Das> bekomme ich erst heute.
Wie schnell soll denn die Solldrehzahl erreicht sein?
Martin schrieb:>> ...>> Hab die Motoren bisher nur mit einem PI-Regler ausprobiert, Kp und>> Nachstellzeit wird grob geschätzt. Es ging schon nicht schlecht, aber>> für die Vorsteuerung bräuchte ich ein genaueres Streckenmodell. Das>> bekomme ich erst heute.>> Wie schnell soll denn die Solldrehzahl erreicht sein?
Die Anregelzeit sollte max. halbe Sekunde sein. Beim Störbetrieb wirds
spannend.
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