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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Problem mit Motorstrecke


Autor: H0chl (Gast)
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Hallo Elektronikfreunde,

ich möchte mittels digitaler Zustandsregelung den Strom i(t), der 
gleichzeitig meine Zustandsgrösse x in diesem Modell darstellt, regeln. 
Dazu habe ich mir folgende Strecke überlegt. Ra in Serie mit einer 
verlustbehafteten Speicherdrossel (Rs+La)

 u(t) o->---|\/\/\|----.------o y(t)
        i      Ra      |
                       \
                       / Rs
                       \
                       |
                       c
                       c La
                       c
                       |
  GND o----------------.-------o GND

Angenommen habe ich Ra+Rs=2 Ohm, La=10 mH (Ferritkern)
Der Eigenwert sprich die Polstelle dieser Strecke liegt bei -(Ra+Rs)/La 
und soll soweit links wie möglich durch die Zustansregelung geführt 
werden.

Ich schaffe Abtastzeiten von bis zu 100us, daher kann ich den Pol einmal 
probehalber bei -600 annehmen. Der Strom den ich erwarte liegt bei max. 
0,5A laut MATLAB simulation.

Jetzt hab ich mir gedacht der L272 von NS eignet sich als Leistungs OPV 
für diese Aufgabe und hab ihn als Impedanzwandler (Trennverstärker) 
zwischen der Eingangsspannung u(t) und Ra geschalten. Messen wollte ich 
zunächst y(t), bekomme aber trotz 'Boucherot Cell' während des 
Ausschaltvorgangs von u(t) zahlreiche Schwingungsimpulse. Kann mir das 
aber nicht erklären!

Habt ihr eine Ahnung woran das liegen kann ?

PS. Ich habe zwei Oszibilder der Messung angefügt, wo man schon mal eine 
Verbesserug der Situation durch die R+C Zusatzbeschaltung des Boucherot 
Netzwerks erkennen kann.
Eingang: CH1, Ausgang: CH2

Liegt das Problem am Leistungs OPV? Versorgt wird dieser mit 
single-supply +7V. Stützkondensator 100nF vorhanden. Freilaufdioden und 
Schottky Dioden an La hab' ich versucht, bringen aber nichts..

lg,
 H0chl

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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gib mal einen Schaltplan dazu

Autor: H0chl (Gast)
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Habe auch eine starke Gegenkopplung mit G=1.01 (Rf=1k, R1=100k) 
versucht, leider ohne Erfolg.

lg,
 H0chl

Autor: Nicht_neuer_Hase (Gast)
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Vielleicht braucht der OPV ein paar Volt mehr Versorgungsspannung ?

Gruss

Autor: Lötkünstler (Gast)
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ist denn schon ein Motor angeschlossen?
geht aus deiner Beschreibung leider nicht hervor.Nur Titelläßt das 
erahnen.
Kurzschließen des Op-Eingangs bringt ja nichts weil dann auch das Signal 
fehlt.ich würde mal einen Widerstand probeweise zwischen der 
Signalquelle
und dem +Op-Eingang schalten.Da die Verstärkung aber 1 ist kann ich mir 
da
eigentlich kein Problem vorstellen.
Da die Amplitude der Störung ganz schön groß ist vermute ich das das die 
Motor-EMK ist (wenn ein Motor vorhanden Bürstenlos oder mit Bürsten?)
Könnte ein wenig ausführlicher dokumentiert sein,aber für den Anfang 
reichts.
Übrigens Profis stellen Signalbilder auf dem Bildschirm übereinander dar
und nicht fast deckungsgleich.So kann man nicht vergleichen.

Lötkünstler


<Mit der Lizenz zum löten>

Autor: H0chl (Gast)
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Nein, Motor ist keiner angeschlossen sonst hät ich diesen auch mit dazu
eingezeichnet. Aber es handelt sich erstmal nur um eine Simulation, 
welche einen Motor bis auf die EMK nachbilden soll.
Für mich stellen regelungstechnische Aspekte zuerst einmal im 
Vordergrund, die eine schnelle Stromänderung vorsieht.
Hatte einfach nicht gedacht, dass es bei der Nachbildung probleme gibt.
Habe jetzt herausgefunden durch Erhöhen des Ankerwiderstandes, dass da
ein OP Problem vorliegt, da die Erscheinung erst bei höheren Strommaxima 
auftritt. (Versorgung von 7V war schon in Ordnung). Versuche es also mit
einer anderen Leistungsstufe (zB OPA548T) und sehe dann weiter.

Grüsse

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Wenn du mit PWM an den +EIngang des OPV gehst:
- Ist der schnell genug, das Signal zu Ausgang durchzugeben?
- VIelleicht wäre eine Art Gatter (2Transistoren) besser geeignet,
- Beim Motormodell fehlt noch die Uemk-Spannungsquelle damits realis. 
wird,
- EIne Freilaufdiode sollte ebenfalls rein.
-´dein Ausgangssignal (CH2) ist doch aber nicht der Strom...

Autor: H0chl (Gast)
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einfache Lösung, dual-supply statt single.

Ich vermute mal da der Ausgang y(t) bei negativen Flanken einen 
entsprechenden Minuspeak verursacht aber der OPV nur single-supply hatte 
kam es dadurch zu Schwingungserscheinungen. Mit entsrechenden Kühl-
massnahmen schafft der L272M (MiniDIP) auch die 0.5A. Schnell genug ist
er dafür noch (SR 1V/us)

@Matthias:
- y(t) ist nicht der Strom, hab ich aber auch nie behauptet ;) hatte nur
  probehalber dies als CH2 deklariert.
- die EMK spielt bei kleinen Eingangsspannungen meines erachtens NOCH
  keine Rolle und kann daher unberücksichtigt bleiben.

Weitere Vorgehensweise ist jetzt den Regler dazu aufbauen und den Strom 
über Ra zu messen. Es bietet sich ein Instrumentenverstärker mit an-
schliessendem nichtinv. Verstärker an.

Uout= -A1*A2*uRa mit A1=(1+2*R1/R2), A2= -1/2
Ura ist ja x*Ra

-> Uout=x und ich kann mir in Abhängigkeit der Regelparamter die
Stromanstiege schön am Oszi anschauen.

Nachteil bei einem realen Motor, Ura ist nicht zugänglich und müsste 
über zusätzlichen Shunt gelöst werden. Ich bevorzuge aber da lieber 
einen Beobachter. Mal abwarten, ob dann beide Methoden übereinstimmen.


Frage: Wie könnte man in diesem Modell eine Uemk für höhere Eingangs-
       spannungen mitberücksichtigen? Erst wenn sich damit eine 
vernünftige
       Datenaufzeichnung ergibt probier ich ein paar Modellbaumotoren 
aus.

PS. noch das Oszibild für den korrekten Verlauf, falls es wen 
interessiert.

lg,
 H0chl

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