Servus Leute!
Vorweg zu mir: ich bin absolut nicht elektronikaffin und hab sehr wenig
Ahnung von der Materie. Jedoch muss ich in meiner Diplomarbeit, bei der
es um ein elektrisches Einrad (ähnlich eines Segways) geht, auch etwas
mit Mikrocontrollern hantieren.
Nun zu meiner Frage, bei der Suche habe ich nicht wirklich was gefunden,
was mir geholfen hätte.
Ich habe ein System, welches positionsgeregelt werden soll und mein
Systemeingang ist ein Motordrehmoment. Der Motor ist ein bürstenloser
Außenläufer (AC - Synchronmotor). Leider gibt es dazu kein richtiges
Datenblatt.
Der uC berechnet eine Systemabweichung von der Führungsgröße und
versucht diese auszuregeln. Der Systemeingang ist wie vorher geschrieben
das Motormoment. Der Motor selber wird über PWM vom uC über eine
Leistungselektronik gesteuert.
Mein PWM Signal kann ich jetzt ja nur zwische 0 und 100% steuern.
Ist es nun möglich über einen Umrechnungsfaktor vom PWM-Signal auf das
Drehmoment zu schließen?
Denn genau das will ich ja eigentlich vorgeben.
Die Leistungselektronik macht aus dem PWM-Signal ein 3-phasiges
Sinussignal.
Gruß Thomas
Servus,
das Datenblatt der Leistungselektronik ist auch nicht wirklich
vielsagend.
Übrigens ist der Motor ein Modellbaumotor von Robbe (Roxxy 6362/08).
Ich schreib hier mal die "wichtigen" technischen Daten hin (bei einigen
weiß ich nicht was es soll, Abmessungen usw. lass ich weg):
Typ: Roxxy BL-Control 9120-12 Opto
Funktion: Vorwärts - Stop - Bremse - Rückwärts
Laststrom: 120 A
Kurzzeit: 150 A
SPS: ja
Rx-Filter: ja
PCO: ja
POR: ja
hec: 32kHz
TP: ja
Cool Power FET: ja
Vielleicht hilft das ja weiter. Ich hab leider nicht mehr :(
Gruß Thomas
Gut und teuer dein Regler. Die Sache hat nur vier Haken: Die typischen
Modellbauregler nehmen das Fernsteuersignal als Drehzahlsollwert. Wenn
Du bisher von einer Drehmomentvorgabe ausgegangen bist wirst Du Deine
Regelung entsprechend umstricken müssen. 2. Musst Du schauen ob das
Regelverhalten von dem Ding zu Dir passt. Sollwertsprünge werten intern
z.B. gerne als Rampe abgefahren. Evtl. ändert sich mit der Dynamik
deines Sollwertes das Regelverhalten. 3. scheint mir das ein sensorloser
Regler zu sein. Rund um Motorstillstand herum wird es also eher
abenteuerlich funktionieren. 3. Das Ding erwartet einen Standardpuls wie
er von einer Fernsteuerung kommt. Das heisst Du hast ein abgetastetes
System mit allen Effekten wie z.B. Totzeiten oder Aliasing. Musst
schauen ob das Gesamtsystem träge genug ist um damit Leben zu können.
Welche Fachrichtung?
Grüssle Hauspapa
Servus Hauspapa!
Fachrichtung bei mir ist Maschinenbau. Die ganzen Komponenten wurden
vorher gekauft (hatte keinen Einfluss darauf bzw. hab mich da
rausgehalten, da keine Ahnung) ohne viel Wissen um die exakte
Funktionsweise. Mir sind beim bisherigen Betrieb des Motors auch schon
Zweifel aufgekommen, ob die Leistungselektronik überhaupt für dieses
Problem tauglich ist.
Naja, wir werden mit dem bisherigen Aufbau die nächsten Tage mal auf
einen Rollenprüfstand gehen und schauen, ob wir da irgendwas ableiten
können.
Meinst du mit Punkt 3, dass der Motor bei sehr niedrigen Drehzahlen
aufgrund der Leistungselektronik stehen bleibt?
Kannst du vielleicht einen Regler empfehlen, dem man quasi das
Drehmoment vorgeben kann? Gibt es sowas?
Sorry, wenn ich da so plump frage, aber von uns hat in dem Bereich
niemand Ahnung (alle Maschbauer).
Mit den Komponenten ist es halt so eine Sache, da wir da teilweise nicht
die Ahnung hatten, ob alles zusammenpasst bzw. für den Einsatzzweck
geeignet.
Gruß Thomas
So ein sensorloser Regler misst was der Motor gerade macht und erzeugt
dementsprechend die elektronischen Ansteuersignale. Rund um Drehzahl
Null herum funktioniert das leider nicht. Der Regler hilft sich indem er
in diesem Bereich eine feste Betriebssequenz, meist eine Rampe auf eine
Mindestdrehzahl "blind" abfährt. Positionieren um Null herum wie es bei
Euch zum ausbalacieren sicher nötig ist dürfte damit eher zum
Glücksspiel werden.
Evtl. geht es, ansonsten ist die Lösung des Grundproblems ein
klassischer Gleichstrommotor oder ein bürstenloser Motor mit Lagegeber
sprich Hallsensoren. Jeweils mit passender Motorsteuerung versteht sich.
Wenn Du gute Beziehungen nach Stralsund hast Du nicht zufällig?
Servus,
dadurch, dass es einradbedingt eh relativ schwierig wird im Stand zu
balancieren, könnte das Problem bei niedrigen Drehzahlen nicht so
schlimm sein bzw. hoffentlich verschwinden.
Der Motor wurde bauraumbedingt ausgewählt, da er halt wirklich sehr
klein ist und ordentlich Dampf hat.
Beziehungen nach Strahlsund hab ich nicht, was meinst du damit?
Hast du vielleicht eine Idee wie ich meine Regelung umtricksen könnte
(siehe 1. bei deinem vorigen Post)?
Vielen Dank schon mal für die Hilfe
Gruß Thomas
Nur zum Verständnis:
Nach Rechts und Links musst Du selbst balacieren das ist klar.
Vom Fahrradfahren kommt sicher die Annahme einer Mindestgeschwindigkeit
weil der Durchschnittsmensch sonst umfällt. Der
Durchschnittseinradfahrer (klassisch mit Pedalen) kann problemlos auf
der Stelle stehen, zumindest hab ich das bisher so gesehen. Ausprobiert
noch nicht.
Nach vorne und hinten hast Du a) eine Elektronik die weis wohin Du wie
schnell willst und sich darum kümmert das Du nicht umfällst oder b) eine
Elektronik die einfach so schnell fährt wie Du Ihr sagst und Du selbst
achtest darauf das Du nicht umfällst. Welches von beidem?
Ach ja und spätestens zum Kurvenfahren wird es wohl doch wieder übung
brauchen.
Überhaupt würde mich die Idee wie das Steuerungs- und Regelungstechnisch
bisher gedacht ist interessieren.
Stralsund? Ein 150W Maxxonmotor mit Lagegeber samt Steuerelektronik.
Aber nur mit Beziehungen und freundlich Fragen. Geht also nicht, zumal
der Spass nicht billig ist.
Servus,
@Floh:
Ja, sowas "ähnliches", jedoch erfolgt die Regelung nur in
vor-zurück-richtung.
Was auch gleichzeitig deine Frage beantworten dürfte, Hauspapa (also a)
). Der Winkel des Rahmens gibt die Geschwindigkeit vor, ähnlich einem
inversen Pendel soll ständig der Winkel so geregelt sein, dass das
gesamte System "Einrad" nicht umfällt.
Gemacht wurde sowas übrigens schon öfter wie z.B hier:
http://tlb.org/eunicycle.htmlhttp://www.gizmag.com/enicycle-electric-unicycle/12622/
Nur verfolgen wir ein etwas anderes Konzept weswegen der kleine Motor
ideal wäre. Übung braucht es bestimmt, keine Frage. Regelungstechnisch
ist das allerdings nicht zu schwierig, ein gewöhnlicher PD-Regler mit
Beschleunigungs- und Gyrosensor tut's bei den einfachsten Modellen
schon. Lediglich unsere Komponenten könnten da einen Strich durch die
Rechnung machen :(
Übrigens ist das mehr eine "akademische Spielerei", deswegen sollte man
den Mehrwert im Moment noch nicht zu hoch einschätzen (wenn auch ein
Industriepartner dahinter steht)
Gruß Thomas
Thomas schrieb:> Mein PWM Signal kann ich jetzt ja nur zwische 0 und 100% steuern.> Ist es nun möglich über einen Umrechnungsfaktor vom PWM-Signal auf das> Drehmoment zu schließen?
Nein geht nicht, weil das Moment vom Strom und nicht von der Spannung
abhängig ist.
Kauf dir einen fertigen Servoregler aus der Industrietechnik, die haben
eine Drehmomentregelung integriert. Das mal schnell in einer
Diplomarbeit nebenbei selbst zu machen sprengt den Zeitrahmen völlig.
Dein Drehmoment kannst Du nicht regeln. Deine Beschleunigungsvorgabe
resultiert natürlich in einer Kraft und in der Folge währe ein
Drehmoment sehr schön zum regeln. Allerdings hat eine drehzahlgeregelte
Variante einen entscheidenden Vorteil: Sie ist vom Fahrergewicht
unabhängig.
Wenn Ihr das sauber gerechnet habt solltet Ihr wissen wie schnell Ihr in
etwa regeln müsst (wenn nicht: ca. 1/10 der Zeit die das Ding zum
Umfallen braucht). Dann lässt sich auch beurteilen ob die Komponenten in
etwa geeignet sind.
>Der Winkel des Rahmens gibt die Geschwindigkeit vor
Skizze machen, Kräfte einzeichnen und über den Satz noch einmal
gründlich nachdenken. Und dann will ich das nochmal richtig hören.
Wenn du keine Ahnung von Regelungstechnik hast, wurde ich dir raten, wie
meine Vorredner davor, dir ein fertiges Modul zu kaufen.
Denn allein die Einarbeitung in die PM-Maschine und die Regelungstechnik
und Inbetriebnahme wurde deine Zeit sprengen, wenn du dich auch noch mit
Mikrocontroller befassen mußt.
Gruß
Moin,
Du müsstest zu allererst einmal heraus bekommen ob dein Regler einfach
eine Motorspannung vorgibt und das Drehfeld nur richtig zum Rotor regelt
oder ob das ein Drehzahlregler ist. Die meisten Modelbauregler geben nur
eine Spannung vor. d.h. der Motor bricht bei Belastung in der Drehzahl
zusammen. Kann er die Drehzahl halten dann ist er Drehzahl geregelt.
Wenn der Regler nur Spannung vorgibt. Ist das System Motor-Regler für
euch ein PT1 Glied, Wobei die Zeitkonstante von der Belastung abhängt.
Jetzt habt ihr 2 Möglichkeiten, Nr 1 ihr nehmt den Regler so mit Motor
und gebt nur Spannungen vor, das System betrachtet ihr als PT1 Glied
dessen Ausgang die Drehzahl ist. Rein Mathematisch habt ihr dann das
Problem das dOmega/dt eure eigendliche Ausgangsgröße sein müsste, das
sollte aber lösbar sein.
Nr 2 wäre den Strom zu messen den der Regler zieht. dann könnt ihr das
Drehmoment Regeln. Da dieses proportional zum Strom ist.
Oder ihr verwerft den Regler und seht euch nach einem Feldorientierten
Regler um. z.b. AN1078 von Microchip, Das ist aber als Eigenentwicklung
und auch noch als Maschinenbauer harter Toback.
MfG
Tec
Servus,
ich ruf nachher mal bei der Robbe-Hotline an und frag nach, ob der
Regler die Drehzahl unter Last halten kann (sind erst ab 10 Uhr
erreichbar). Bzw. gehen wir wie oben schon geschrieben die nächsten Tage
(hängt noch von anderen Faktoren ab) auf den Rollenprüfstand.
Hauspapa schrieb:>>Der Winkel des Rahmens gibt die Geschwindigkeit vor> Skizze machen, Kräfte einzeichnen und über den Satz noch einmal> gründlich nachdenken. Und dann will ich das nochmal richtig hören.
Ja, hast recht schäm, war dumm ausgedrückt. Die Bewegungsgleichungen
hab ich schon mit Lagrange hergeleitet und auch schon eine linearisierte
Zustandsdarstellung davon.
Je größer der von 0 abweichende Winkel, desto schneller versucht das Rad
wieder unter den Schwerpunkt des Gesamtsystems zu kommen, was in einer
Beschleunigung resultiert. Ich meinte das eher so, dass wenn man längere
Zeit nach vorne geneigt ist (Winkel Rahmen > 0), so nimmt das Einrad an
Geschwindigkeit auf.
Im Moment weiß ich zwar noch nicht wie ich in der Zustandsdarstellung
auf eine Drehzahl als Input komme, werde aber darüber (zwangsläufig)
grübeln.
Im Übrigen ist es nicht so, dass ich alles alleine machen muss. Mit mir
sind noch 3 andere Studenten mit diesem Projekt beschäftigt, von denen
sich einer recht gut mit Mikrocontrollern bzw. deren Programmierung
auskennt. Leider von solchen Geschichten wie Leistungselektronik usw.
jedoch nicht viel Ahnung hat (ist halt kein E-Techniker ;) )
Vielen Dank schon mal für die bisherige Hilfe!
Gruß Thomas
Warum suchst Du Dir nicht an der Uni einfach einen Elektrotechniker oder
hörst ein paar passende Vorlesungen dazu? Es kann doch nicht sein, dass
Du so eine Aufgabe gestellt bekommst und dann der Dumme bist. Hat Dein
Betreuer überhaupt Ahnung von der Aufgabenstellung, die er Dir gegeben
hat, ich vermute mal, dass das nicht der Fall ist. Und eigentlich ist
die Zeit für die Diplomarbeit zu knapp, um Dich jetzt mit sowas zu
befassen. Vielleicht wäre es sinnvoller, das Thema zu wechseln.
Professor schrieb:> Warum suchst Du Dir nicht an der Uni einfach einen Elektrotechniker oder> hörst ein paar passende Vorlesungen dazu? Es kann doch nicht sein, dass> Du so eine Aufgabe gestellt bekommst und dann der Dumme bist. Hat Dein> Betreuer überhaupt Ahnung von der Aufgabenstellung, die er Dir gegeben> hat, ich vermute mal, dass das nicht der Fall ist. Und eigentlich ist> die Zeit für die Diplomarbeit zu knapp, um Dich jetzt mit sowas zu> befassen. Vielleicht wäre es sinnvoller, das Thema zu wechseln.
Mal ganz ruhig bleiben. Es ist ja nicht so, dass es so ein Einrad noch
nie gab. Jedoch wollen wir es mit einem anderen Ansatz (Motor)
versuchen. Dass der Regler dazu nicht passt, ist nicht seine Schuld,
sondern unserer aller Unerfahrenheit geschuldet. Die Aufgabenstellung
kommt auch nicht von ihm, sondern vom Industriepartner (wobei das wieder
ne ganz andere Geschichte ist).
Im Notfall nehmen wir, wie oben schon geschrieben, ein vorgefertigtes
Modul und einen Hubmotor (mit dem geht's dann sicher). Nur wollen wir
eben was neues/anderes machen. Wenn das nicht klappt, auch ok. Vorher
müssen wir es eben probieren.
Und zu einem E-Techniker werde ich auch noch gehen, nur hab ich gerne
mehrere Meinungen bzw. eigne mir auch ganz gerne Sachen selber an.
Gruß Thomas
Also ich lehne mich mal aus dem Fenster und sag das ist machbar.
Die Motorsteuerung frisst alle 20ms einen neuen Sollwert (
http://www.rn-wissen.de/index.php/Servos ). Wenn sie gut gemacht ist
sogar noch häufiger vorausgesetzt man bietet Ihr einen Puls an.
Das Ding sollte in 100ms nicht von alleine umgefallen sein. Das sollte
reichen.
Der Standard Modellbauregler frisst den Puls und macht eine PWM draus.
Klemmenspannung ist proportional zur Motordrehzahl im Leerlauf. Die
Motordrehzahl ist korrekt gesteuert und nicht geregelt.
Selbstverständlich bricht sie unter Belastung ein. Um 20% vielleicht, je
nach Qualität von Motor und Akkus. Einbrechende Akkuspannung liesse sich
allerdings im übergeordneten System kompensieren. Letztlich verkraftet
der Regelkreis diese Änderung der Regelstrecke.
Eine Drehzahlregelung halte ich in diesem Fall für sehr viel leichter
stabil zu kriegen als eine drehmomentbasierte Geschichte. Im Drehmoment
steckt das Fahrergewicht mit drin, das Verhalten der Regelstrecke ändert
sich drastisch mit dem Fahrergewicht. Beim Drehzahlregler kürzt sich das
Gewicht heraus, das Führungsverhalten der Regelstrecke ist weitgehend
konstant.
