Motor-Drehzahlregelung

Matthias Sch. schrieb:
> Erscheint mir auch überflüssig. Schick den Reflexkoppler an einen
> Interrupt und messe die Zeit zwischen zwei Pulsen. Je kürzer die Zeit,
> desto schneller ist der Motor. Wenn du einen 16-bit Timer nimmst, ist
> 65536 - TCNT proportional zur Drehzahl.
> Damit hast du deinen Ist-Wert und kannst per PID das PWM zum Motor
> regeln.

Das Problem ist, dass es mich zu viel Zeit kosten könnte. ALlein wenn 
ich bedenke, dass der Roboter Gegenständen ausweichen muss. Jetzt müsste 
er nämlich 2 Motoren Regeln un gleichzeitig Sensoren messen und Werte 
berechnen.
Deswegen die Idee mit dem externen analogen System, welches keine 
zusätzlichen Totzeiten in meine Hauptschleife bringen soll.

Eine weitere Idee von mir ist die Regelung über einen 2ten oder gar 2 
weitere Mikrokontroller zu machen. Dann müsste ich aber einen DAC und 
ADC vornehmen, das könnte mich wieder Totzeiten kosten. Hmm, ist die 
Frage was dann die bessere Lösung ist...

Helmut Lenzen schrieb:

> Wie so bringt die Drehzahlmessung mittels Captureeinheit eine Totzeit
> ins Programm? Das läuft doch fast alles in der Hardware ab. Und das
> bisschen PI-Regler macht der AVR nebenbei mit links.

Ich habe bei meinem alten Linefollower welcher eine Zykluszeit von 700 
us hatte diese auf 120 us verbessert und dies machte schon große 
Unterschiede. Noch dazu benutzte ich einen reinen P-Regler mit Kp = 1, 
also vom Rechnen war da nicht die Rede. Allein eine Subtraktion und eine 
Division + 8 * ADC einlesen brachten das Fahrzeug zum entweichen von der 
Linie, da zu großes Schwingen auftrat, bzw der Roboter nicht mit dem 
Messen nachkam (Schnelligkeit überdimensioniert).

Weiters habe ich im Mega644 nur eine ICP.

Außerdem müsste ich in einem COntroller 3 Regelungen auf einmal 
erledigen, das bedeutet 3 mal PID Berechnung. Das ist schon Aufwendig, 
würde ich sagen.

Volker Bosch schrieb:
> Nun die Preisfrage: Wie würdest Du aus der Motorkennlinie den
> Ankerwiderstand berechnen?

Hmm, der Ankerwiderstand ändert sich ja nicht. Ich denke, dass das der 
Terminal Resistance im Datenblatt ist (30 Ohm).

Ansonsten würde ich von meine Klemmenspannung bzw PWM die resultierende 
Spannung von der Kennlinie, die ich über das Lastmoment und der Drehzahl 
ermittelt habe, abziehen und mit dem ohmschen Gesetz den Widerstand 
ermitteln.

Oder nein, doch nicht, das würde nicht funktionieren, da ja dann 
vorausgesetzt ist, dass ich eine Drehzahl einer bestimmten Spannung 
zuordnen kann, was ich aber nicht kann.

Es müsste aber über den Wirkungsgrad gehen. Ich rechne mir die momentan 
abgegebene el. Leistung mit Strom Spannungs-Messung (Spannung kenne ich 
schon, PWM) und ziehe dann die abgegebene Leistung an der Welle (weiß 
ich durch den wirkungsgrad) ab und schon habe ich Leistung und Strom und 
kann mir den Ranker ausrechnen.

> Ich habe mir überlegt diese analog aufzubauen.

Wozu ?

Deine Motoren, und vor allem dr ganze Robot, sind um Grössenordnungen 
träger als dein Microcontroller die Regelung quasi nebenbei digital per 
direkter PWM erledigen kann.

Das ist doch keine DVD-Laser-Spurverfolgung.

MaWin schrieb:
> Deine Motoren, und vor allem dr ganze Robot, sind um Grössenordnungen
> träger als dein Microcontroller die Regelung quasi nebenbei digital per
> direkter PWM erledigen kann.

Die Trägheit der Motoren ist nicht so groß wie beispielsweise RB35 
Motoren. Um eine Beschleunigung von 3 m/s² und eine konstante 
Geschwindigkeit von 1m/s zu erreichen muss damit wenig Über-Schwingen 
und dadurch Zeitverlust jegliche Fehlquellen reduziert werden.

Wie schon gesagt habe ich schon erfahrung mit PWM Steuerung. Man sieht 
bei einer Fernsteuerung bzw. bei einer digitalen Regelung einer 
Spurenverfolgung zu viel Fehler da ist.

Volker Bosch schrieb:
> Das Verfahren nennt sich R-I-Kompensation.

Ich habe mich jetzt in meinen Büchern nochmal umgesehen und bin auf 
diese Art Regelung gestoßen. Der Nachteil davon ist halt, die 
Temperaturabhängigkeit, und die Feldschwächung.

Ich habe mich entschieden bei der ersten Methode zu bleiben, und zwar 
einer Drehzahlmessung direkt am Motor mit einem Reflexkoppler, denn eine 
genauere Methode gibt es nicht.

Matthias Sch. schrieb:
> Aber nein, das läuft in einem Interrupt und kostet dich allerhöchstens (
> in C ) 50-100 Zyklen. In Assembler mache ich das in 20-30 Zyklen.  Die
> Motor PWM läuft sogar ganz ohne Software Unterstützung, sodass das
> Hauptprogramm sich prima um den Robbi kümmern kann und um die PI
> Regelung.
> Wenn der MC nicht gerade mit 128 Khz läuft, bist du da auf der sicheren
> Seite.

Naja, dann werde ich halt einfach 2 Platinen machen müssen bzw die 
fertige dann um ampotieren müssen um herauszufinden ob das dann wirklich 
hinhaut. Denn nehmen wir an ich fahre mit einem Meter pro Sekunde auf 
einer Geraden Spur, und sei meine Zykluszeit 1ms, dann messe ich nach 
meiner Rechnung nach jeden Millimeter einmal aus bzw habe einen 
Motorwert. Das klingt zwar genügend, aber was ist bei möglichen starken 
Kurven, die oft hintereinander kommen? Da kann es ja passieren, dass die 
Linie schneller als 1ms wechselt und ich verfehle die Messung. Das 
bedeutet für den Roboter eine volle Drehung und ab wieder zum 
Startpunkt, sprich der Roboter fährt verkehrt.

Ist doch riskant oder findet ihr nicht?

Matthias Sch. schrieb:
> Da du dich weiterhin über die verwendete CPU bedeckt hälst, rate ich mal
> einen AVR bei 8 Mhz. Der bearbeitet in 1mS ca. 8000 Zyklen und dreht bei
> den paar Events einfach mal Däumchen. Wenn die Kiste mit 16 Mhz läuft
> wie ein anständiger Arduino , sinds nochmal doppelt so viele.

Ich verwende als controller einen Mega644 und betreibe ihn mit 20MHz. 
Programmiersprache ist wahrscheinlich C, da komplexere Berechnungen 
vorhanden sind. Jedoch wie schon gesagt: 3 PI Regelungen. Schon heavy 
meiner Meinung nach. Außerdem brauche ich für das Ausmessen der Linie 
eine Division um das Verhältnis zu bestimmen.

Deshalb meine Skepsis, und da ich schon mal in so einer Situation war 
und optimieren hab müssen, noch viel mehr.

> 3 PI Regelungen. Schon heavy meiner Meinung nach.

Kaum.

Davon schafft der 30000, wenn man ordentlich programmiert.