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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Analoge Spannungsregelung


Autor: Christoph (Gast)
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Servus!

Im Zuge meiner fixen Idee, evtl. irgendwann einmal selbst ein 
Labornetzteil zu bauen habe ich mich zuerst mal rein akademisch (=mit 
LTSpice) mit analoger Spannungsregelung beschäftigt. Da meine 
Regelungstechnik-Vorlesung allerdings schon eine ganze Weile zurückliegt 
(und auch nicht gerade mein Schwerpunkt war ;)) hoffe ich, das mir die 
Regelungstechnik-Profis hier vielleicht 1-2 Sachen erklären können...

Also: Mein lückenhaftes Wissen sagt mir, dass ein PID-Regler mehr oder 
weniger die Allzweckwaffe für vieles ist, also wollte ich in meinem 
Leichtsinn so einen verwenden. Um das Teil streng nach Vorschrift per 
Ziegler/Nichols einzustellen habe ich erstmal eine rudimentäre Regelung 
mit P-Regler und Ausgangstransistor aufgebaut (siehe Anhang). Das Teil 
zum Schwingen zu bringen war auch kein großes Problem, bei Kp=16 gehts 
mit gut 82kHz rund. Nach diverser Rechnerei bin ich dann auch auf die 
Werte des PID-Reglers gekommen. Soweit so gut, blöderweise schwingt das 
Teil in der Simulation auch ganz schön, von Überschwingern am Anfang 
ganz zu schweigen.

Jetzt bin ich am grübeln:

-Sind meine Berechnungen falsch?
-Ist die Schaltung Mist?
-Sind PID-Regler überhaupt zu so einer Regelung geeignet? Die meisten 
Schaltungen die man findet scheinen einfacher aufgebaute Regelungen zu 
haben...

Im Anhang die Schaltung des schwingenden P-Reglers

Autor: Christoph (Gast)
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...hier die Reaktion auf den Sprung des Sollwerts

Autor: Christoph (Gast)
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...und hier der vermurkste PID-Kamerad ;)

Autor: 6645 (Gast)
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Die Regelung ist wahrscheinlich nichtlinear, da die Ausgangsstufe 
nichtlinear ist. Ausser, die Ausgangstransistoren haben ein konstantes 
Beta (Stromverstaerkung)  angenommen, was so nicht zutrifft. Auch dann 
... die Last von 10 Ohm // 10uF ist zufaelling und wenig Realitaet fuer 
ein Netzteil. Dann nochwas : die spanung fuer die Regler V+ muss etwas 
hoeher sein als die Vp. Um das zu entschaerfen wuerde ich den 2N2219A 
durch einen PNP ersetzen. Dann mus man noch was umstellen, dass es geht.

Autor: Alexander (Gast)
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Positive Rückkopplung??
Die Transistoren sind keine Inverter, so kanns net gehen.
Im Tietzte-Schenk steht drin, wie man PID Regler einstellt. Erstmal 
müssen I und D Teil überbrückt werden und werden erst später 
eingestellt.

Autor: Christoph (Gast)
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Stimmt, das ist ein weiteres Problem über das ich schon nachgedacht 
habe: Da die Last an einem Netzteil ja zur Entwurfszeit nicht bekannt 
ist (die 10 Ohm/ 10 uF hab ich wie schon bemerkt einfach mal willkürlich 
hingeklatscht) wird die Reglereinstellung doch....naja, eher 
kompliziert, oder?

Das die Reglerspannung etwas höher sein muss als die Spannung für die 
Ausgangsstufe ist mir bewusst, sollte aber in dem Beispiel noch keine 
Rolle spielen (Ausgangsspannung auf 5V, Reglerspannung bei 15V).

Eigentlich kommt da bei mir so langsam die Frage auf, wie man an so 
einen Regler denn am besten rangeht, auch vom Prinzip her. Also wenn man 
nicht gerade eine bestehende Schaltung kopieren will ;)

Autor: Frank Link (franklink)
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Hallo Christoph,
entscheide als erstes, ob Du mit konstantem Strom oder mit konstanter 
Spannung arbeiten willst. Entsprechend dieser Entscheidung, kannst Du 
die Simulation wesentlich besser durchführen.

Gruß
Frank

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