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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Nicht invertierender PID Regler


Autor: Stephan (Gast)
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Hallo
ich würde gerne mit Hilfe eines Operationsverstärkers einen PID Regler 
aufbauen. Ich bin dabei noch in der Simulationsphase. Hab die 
Sprungantwort der Strecke simuliert und mit den Einstellregeln von 
Ziegler und Nichols die Reglerparameter bestimmt. Bei dem in dem Bild 
gezeigten Beispiel vom invertierenden PID Regler den man haufenweise in 
der Literatur findet funktioniert das sehr gut.
Hab jetzt aber meine Strecke so umgebaut das diese bereits invertiert, 
da es schaltungstechnisch für mich günstiger ist, und jetzt bräuchte ich 
einen PID Regler der nicht mehr invertiert. Einfach Uref und 
Urückopplung an den Eingängen zu vertauschen funktioniert leider nicht, 
der Regler invertiert zwar nicht mehr aber schwingt stark und ist recht 
langsam. Kennt jemand die Schaltung eines nicht invertierenden PID 
Reglers und Formeln mit den man die Werte der Bauteile für die 
Beschaltung berechnen kann, oder ist sowas in der Form nicht 
realisierbar ?

Gruss

Stephan

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Warum baust du das Glied, welches die Regeldifferenz errechnet, also das 
Einganssginal des PID-Reglers liefert, nicht einfach so, dass sich dort 
schon negative Vrozeichen einstellen?

Autor: Stephan (Gast)
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Im obigen Beispiel wird die Regeldifferenz direkt am Eingang des Reglers 
mit Urück und Uref gebildet. Dabei hab ich Urück mithilfe eines 
Spannungsteilers mit nachgeschalteten Impedanzwandler erzeugt. Hab schon 
versucht die Urück Spannung zu invertieren indem ich statt dem 
Impedanzwandler einen Subtrahierer genommen habe und das Signal der 
Strecke von einer Referenzspannung abgezogen hab. Außerdem hab ich 
versucht das das Ausgangssignal des Reglers mit einer Transistorstufe zu 
invertieren. Beide Methoden machen das System leider langsam und 
instabil. Außerdem macht es den Regelkeis aufwändiger und ich würde halt 
gerne die einfachste und beste Lösung haben.
Trotzdem danke für den Tipp :-)

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Dann bau hinter den PID einfach einen weiteren OPV in invertierender 
Schaltung mit beiden Widerständen gleich. Dann entsteht eine Verstärkung 
von -1.

Autor: Stephan (Gast)
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Nicht so einfach zu realisieren das Ganze, ich hab nur ein Single 
Supply. Hab deshalb auf den Plus Eingang des Verstärkers die halbe 
Versorgungsspannung gelegt. Dann funktioniert das ganze in etwa genauso 
gut wie bei dem invertieren mit nem Transistor. Liegt wohl daran das der 
Regler auf die alte nicht invertierende Strecke optimiert war, aber 
bevor ich die Werte neu berechne will ich sicher sein ob es nicht doch 
nen nicht invertierenden Regler gibt damit ich mir die eine 
Inverterstufe sparen kann ...also erstmal abwarten vielleicht kennt ja 
jemand so ein Teil.
vorerst danke an dich lippy

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Nicht so einfach zu realisieren das Ganze, ich hab nur ein Single
>Supply. Hab deshalb auf den Plus Eingang des Verstärkers die halbe
>Versorgungsspannung gelegt.

Dann lege doch an den (+) Eingang des von Lippy vorgeschlagenen 
Inverters doch auch die halbe Betriebsspannung.

Gruss Helmi

Autor: Stephan (Gast)
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Hab das ganze jetzt gelöst indem ich die Strecke doch in der 
Anfangskonfiguration betreibe bei der sie nicht invertierend war. Durch 
vertauschen der Eingangsspannung erhält man wahrscheinlich bereits einen 
nicht invertierenden Regler zumindest sagt das die Übertragungsfunktion. 
Das Problem bei der invertierenden Strecke war wohl, das es sich um ein 
DT1 Glied handelte, und ich momentan keine Ahnung habe wie man diese gut 
regelt hab bisher nur PT2 gehabt. Muss erstmal herausfinden ob sich der 
Vorteil DT1 Lösung groß genug ist damit es sich lohnt sich in die 
Regelung dieser Strecken genauer einzuarbeiten.

Autor: Roman (Gast)
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Stephan schrieb:
> Durch vertauschen der Eingangsspannung erhält man wahrscheinlich bereits
> einen nicht invertierenden Regler

Das funktioniert vielleicht in der theoretisch in der rechung aber mit 
nem realen OP würe ich das nicht tun.

nichtinvertierender PID-regler geht zB so:

               -----R----------C------|
               |                      |
               |      __________      |
               |     |          |     |
soll-----R-----|-----|-       ua|-----------
      |__C__|        |          |
                ist--|+         |
                     |_______OP_|

Und wenn sich hier einer beschwert dass der thread schon so alt ist dann 
@%$$%&!! Es gibt immer wieder leute die auch in alten threads noch das 
finden was sie suchen...

Autor: Roman (Gast)
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Kann sein dass der Stefan mit vertauschung der Eingangsspannung genau 
DAS gemeint hat und nicht die Versorgungspannung. Sorry!

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