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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Reglerauslegung bei Totzeitstrecke


Autor: Boris (Gast)
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Hallo zusammen,

ich möchte bei einem Versuchsaufbau den PI-Regler auslegen. Es handelt 
sich dabei um einen normalen Regelkreisaufbau mit einer P-Tt-Strecke. 
Die Totzeit der Strecke beträgt etwa 0.5 Sekunden mit einer Verstärkung 
von 8. Der Regler ist derzeit grobbedatet durch ausprobieren. Nun sollen 
die Reglerparameter optimiert werden. Der Soll- und Istwert des Reglers 
werden alle 0.1 Sekunden aktuallisiert, die Abtastzeit beträgt also 
100ms.

Könnt ihr mir weiterhelfen wie ich die Parameter am besten bestimme?

Autor: Dorc (Gast)
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Mit dem I-Teil macht man die Totzeit weg. Der I Teil muss nur klein 
genug sein. Bei einem Digitalregler koennte man noch einen Beobachter 
hinzufuegen. Man sollte am Regler etwas einstellbar haben und daran 
drehen koennen, und/oder aber man schreibt schnell eine Simulation.

Autor: Boris (Gast)
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Was meinst Du mit Beobachter und wie stellst Du Dir das mit einstellbar 
vor? Denn wenn ich am Regler "drehe" ist das eigentlich wieder eine 
"Ausprobiermethode"...

Autor: Sab (Gast)
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Was ist so schlecht an Ausprobieren ? Die ganze Theorie ist gut mal 
gehoert zu haben, dann ist das System ploetzlich nichtlinear und das 
war's dann schon. Ich schreib normalerweise eine Simulation, ob bei 
linearen, oder bei nichtlinearen Systemen. Und dann werden die 
Einstellung entweder manuell probiert, oder parametrisiert abgefahren um 
die optimal Einstellung zu finden. Meist muss man etwas gegen etwas 
anderes tauschen. zB Einstellzeit gegen Ueberschwingen. Eine Simulation 
laesst erkennen wie empfindlich die Parameter sind.
Ein Beobachter rechnet mir Werte aus einem Modell, fuer die ich keine 
Sensoren habe. Er liefert quasi Sensorwerte ohne Sensoren, und ist 
parallel zur Strecke angeordnet. ZB Die Verzoegerung. Da habe ich das 
Stellsignal auf die Strecke plus auf eine Verzoegerungsleitung gegeben. 
Das Signal aus der Verzoegerungsleitung habe ich mit einem 
Koeffizientenglied zum Sollwert addiert. Der Koeffizient wurde dann 
probiert. Dasselbe macht man dann noch mit der Ableitung und dem 
Integral. Wenn ein Nicht-Beobachteter Wert nicht benoetigt wird, ist 
dessen Koeffizient Null. Etwas Kreativitaet braucht man schon.

Autor: Boris (Gast)
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Und wann setzt ich einen Beobachter ein? Habe noch nie was von dem Teil 
gehört...

Wenn ihr das ganze Simuliert, baut ihr euch doch sicher ein Modell in 
Matlab/Simulik nach dem Standardregelkreis auf. Könnt ihr mir vielleicht 
so einen Aufbau mit ablegen, den Text finde ich etwas schierig 
nachzuvollziehen...

Habe mir mit Simulink auch einen Regelkreis aufgebaut und die 
Reglerparameter durch ausprobieren festgelegt. Was mache ich aber wenn 
die Regelstrecke nicht konstant ist, sondern auch mal eine Verstärkung 
von 20 hat?

Autor: Daniel (Gast)
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simulinkt ist schön und gut...
doch wenns komplizierter wird, und einige parameter handgelenk mal phi 
geschätz werden müssen, kann man sich den simulink aufwand gleich 
sparen...
je nachdem was geregelt wird, gibts entsprechende vorgehensweisen, wo 
man ein bisschen system ins "ausprobieren" bringen kann, und so innert 
vernünftiger zeit zu einer lösung kommt...

Autor: Boris (Gast)
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Und wie gehe ich dann am besten vor um eine lösung zu erhalten?

Autor: Sab (Gast)
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Einen Beobachter setzt man ein, wenn man Messwerte aus irgendwelchen 
Gruenden nicht hat, die aber wesentlich sind, und die man aus einem 
Modell rausziehen kann. Solche Werte haben natuerlich eine 
Ungenauigkeit. Zugegeben, eine Totzeit ist nicht die klassische 
Anwendung. Das Modell erlaubt mir aber jetzt bereits zu wissen, was die 
Physik erst nach der Verzoegerungszeit weiss.

Code... ich schreib meine Modelle in Delphi. Die Math ist relativ 
einfach, auch bei einem Zustandsregler, ein paar Matritzen. Der Vorteil 
ist die Flexibilitaet. Wenn ich einen Schieberegler fuer einen Parameter 
will, hab ich den. Wenn ich mit dem cursor in den Graphen rumstochern 
will kann ich das. Die Visualisierung fuer Graphen schreibt man einmal, 
oder holt sie irgendwo. Das Simulink Zeug ist doch viel mehr limitierend 
als es was bringt.

Wie du an besten zu einer Loesung kommst ? Probier mal was. Das 
Verstehen geht nur ueber das Spielen mit der Materie.

Autor: Boris (Gast)
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Mir wurde auch schon gesagt, dass gut wäre die Zyklus-/Abtastzeit des 
Reglers zu veringern. Warum?

Autor: Dieter Werner (Gast)
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> Mir wurde auch schon gesagt, dass gut wäre die Zyklus-/Abtastzeit
> des Reglers zu veringern. Warum?

Je kleiner das Abtastintervall, um so ähnlicher wird der digitale Regler 
einem analogen Regler.
Dann kann man bei der (sowieso nur näherungsweise) möglichen Ermittlung 
der Reglerparameter nach Ziegler-Nichols o.ä. auf die Berücksichtigung 
der Abtastzeit verzichten.

Besonders schwierig sind Strecken zu regeln, die eine lange Verzugszeit 
und dazu eine kurze Ausgleichszeit haben. Ohne differenziellen Anteil 
dürfte da nichts zu holen sein.

Ist leider schon 30 Jahre her dass ich mal in der Regler-Entwicklung 
gearbeitet habe, da hat man doch vieles vergessen.

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