PWM-Ansteuerung von Ventilen

[Max P. (beta)]

Moin,

ich möchte mit einem Atmel Mikrocontroller per PWM ein Ventil
ansteuern. Grundlage ist ein ganz normaler (diskreter) PI-Regler gem.
Regelungstechnik, der von einem Flusssensor versorgt wird.

Meine Frage: Wie rechne ich das Stellsignal u(k) in das PWM-Signal (256
Stufen, 0= Ventil ganz zu, 255 = Ventil ganz auf) um?

u(k) = Kp(k) * e(k) + u(k-1) + 0.5  Ki  (e(k-1)+e(k))
...........---u_p------.....---------u_i------------------------

mit: Ki=T/TI

Die Gleichung für u(k) habe ich aufgestellt. Es fehlen darin noch die
Konstanten Kp und Ki. Diese können nach dem Verfahren nach
Ziegler-Nicholas bestimmt werden, indem man einen Stellsignalsprung auf
die Regelstrecke (Ventil + Flusssensor) gibt und dann aus dem Diagramm
die entsprechenden Daten abliest.

Nun habe ich ein Einheitenproblem: Ich weiß nicht, in welcher Einheit
ich die Achsen ablesen soll, insb. bei der Y-Achse. Ich hätte da
anzubieten: PWM-Stufe (0 ... 255), die entsprechenden Spannungen (0 ...
5 V) und den zugehörigen Durchfluss, der sich bei Anlegen der jeweiligen
PWM bzw. der Spannung (nach einiger Zeit) einstellt. Der Signalverlauf
ist eigentlich der des (gemessenen) Flusses. Dann fehlt aber noch die
Umrechnung des Stellsignals in PWM. Wie geht das?

[Winne (Gast)]

Das läst sich so nicht vorherbestimmen, da Dein Magnetventil nicht
proportional zur Effektivspannung öffnen wird. Am besten du machst nen
Laboraufbau und mißt. Alles Andere wäre Voodo. Die Frequenz spielt auch
eine wesenliche Rolle kurze aber kräftige Pulse bringen mehr am anfang
mehr Öffnung als nen gesiebter Gleichstrom, zum Ende kehrt sich das
Verhältnis aber um, da mit zunehmender Frequenz die indkutiven Verluste
steigen .... Versuch macht klug  das Optimum findest du eh nur am
konkreten Objekt....

[Max P. (beta)]

Ich bin jetzt zu dem Schluss gekommen, dass die Umrechnung des
Stellsignals in pwm-Signal implizit durch Bestimmung der
Ziegler-Nichols-Parameter erfolgt.

Um die zu bestimmen und auch für die spätere Anwendung: Sollte der
Vordruck so eingestellt werden, dass der gemessene Fluss nur
geringfügig größer ist als der maximale Sollfluss? Oder ist es besser,
bei einem maximal geöffneten ventil einen deutlich größeren Durchfluss
zu haben, um an Anfang des Stellvorganges ein schnelleres
Regelverhalten (inkl. Überschwingen) zu haben? Ich könnte mir
vorstellen, wenn man bei nur wenig größerem Fluss (als Soll) man häufig
in die Stellgrößenbeschränkung reinläuft und so langsamer ist.
Allerdings wird dann die ganze Bandbreite des Ventils besser ausgenutzt
und ein genauerer Stellvorgang ist möglich.