Regelung mit Umschaltung der Reglerparameter

Jan W. Gast #3033535
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Hallo, ich hoffe, dass sich hier im Forum auch Regelungsspezialisten 
tummeln, die mir bei der Einstellung eines Reglers helfen können.
Mit der Einstellung (z.B. nach Ziegler/Nichols) habe ich Erfahrung, 
jetzt will ich aber einen PID - Regler einstellen, bei dem, in 
Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll- und Istwert, die 
Regelparameter umgeschaltet werden. Damit soll der Regler schneller 
arbeiten.
D.h. ich habe z.B. bei 100% Abweichung die Parameter KP1, KI1 und KD1.
Bei 50% habe ich dann KP2, KI2 und KD2. Und so weiter mit 20%, 10%, 5% 
und 0%.

Kann mir jemand einen Tip geben, wie ich hier am besten vorgehe?
Bei 100% erst mal nur PD und dann immer mehr I - Anteil, oder wie?
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Ulrich Gast #3033652
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Am einfachsten ist so etwas, wenn der Regler in Software realisiert ist.

Für ein lineares System ist der PID Regler schon relativ gut, und das 
unabhängig davon wie groß die Regelabweichung. Wenn man den linearen 
Bereich verlässt wäre so etwas wie Anti-Windup angebracht.

Ehe man da viel mit variablen Parametern experimentiert, wäre ein Ansatz 
mit einem Zusätzlichen Glied in der Zeit/Frequenz vermutlich sinnvoll. 
Also z.B. so etwas wie ein Glied mit der 2. Ableitung - die Optimierung 
der Parameter wird damit aber zunehmend schwieriger und braucht genauere 
Informationen über das zu regelnde System.
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spontan Gast #3033677
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>Der Regler ist leider ein Fertigteil ...

Und wie geht dann die Umstellung der Parameter? Kann der das überhaupt?

By the way: Wenn Du Regelparameter umstellen mußt, um einen vernüftigen 
Regler zu erhalten, dann sind die Parameter rechter Mist, oder der 
Regler ist fürs Problem nicht geeignet.
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TestX .. #3033685
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@Jan
was du machen willst ist eine art "gain scheduling" wobei das 
streckenmodell in deinem fall linear (LTI system) ist und sich die 
parameter abhängig vom regelfehler ändern. das problem dabei ist, dass 
die änderung nicht "sofort" erfolgen darf sondern die parameter langsam 
auf den neuen parametersatz angepasst werden müssen, andernfalls führt 
sowas zu MASSIVEN instabilitäten.
mit einem fertigen PID reglermodul ist sowas meistens nicht 
realisierbar.

das ganze klingt aber eher danach als hättest du eine nicht-lti strecke 
und willst das jetzt "irgendwie" hinbiegen..das wird nichts!

erzähl doch erstmal um was für eine strecke und um was für ein 
reglermodul es sich handelt..
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Hui Gast #3034197
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Hört sich nach linearem System an (wenn man die Reibung mal etwas außer 
acht Läst).
Du weist ja nicht mal wie dein Regler reagiert wenn auf einmal neue 
Parameter rein kommen. Wird der I Teil gelöscht? Angepasst? fortgeführt?

Anders gefragt: Was gefällt dir am aktuellen Regler nicht und muss 
besser werden. Mit Einstellregeln bekommt man nur einen mittelmäßigen 
Regler. Wenn das ganze gut sein soll benötigt man ein mathematisches 
Modell der Strecke. Dann kann man mit den Parametern etwas rum 
experimentieren. Beschleunigung ist beispielsweise durch den Maximalen 
Strom begrenzt, ebenso die Drehzahl von der Maximalen Spannung. Für 
einen richtig guten Regler muss man schon relativ viel Aufwand 
betreiben.
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Jan K. #3034217
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Das oben angesprochene ist wichtig: Wenn nämlich der I-Anteil nicht 
gelöscht wird, hast du unter Umständen beim (harten) Anschalten eine 
sehr hohe Stellgröße, und dein System wird instabil.

Was ich mal gemacht habe ist (dies ist kein "echtes" gain scheduling), 
den I Anteil ab erreichen eines bestimmten Fehlerschlauches (z.B. 
innerhalb einer 5% Abweichung vom Sollwert) zu aktivieren, um den 
stationären Regelfehler zu eliminieren. Aber es musste vorher unbedingt 
die Summe (bzw Integral) des Regelfehlers resettet werden, sonst fliegt 
einem das ganze Gerät um die Ohren (wortwörtlich, hier handelte es sich 
um einen DC Motor, wenn das Netzteil mehr hergegeben hätte, wäre die 
H-Brücke wohl in Rauch aufgegangen...).

Wichtig: In der Regel machen solche Sachen den Regler NICHT schneller!

Daher auch von mir mal die Frage: Was genau passt dir nicht?

edit: Wenn du Stellgrößenbeschränkungen betrachtest (maximaler 
Strom/Spannung etc), wird dein Modell ruckzuck auch nichtlinear, da 
bringen klassische Entwurfsverfahren (symmetrisches Optimum, 
Betragsoptimum, etc) nicht mehr so viel..
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Hui Gast #3034348
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Jan K. schrieb:
> edit: Wenn du Stellgrößenbeschränkungen betrachtest (maximaler
> Strom/Spannung etc), wird dein Modell ruckzuck auch nichtlinear, da
> bringen klassische Entwurfsverfahren (symmetrisches Optimum,
> Betragsoptimum, etc) nicht mehr so viel..

Einigen wir uns darauf das der Sprung von Ziegler/Nichols auf 
modellbasierten Reglerentwurf fürs erste genug ist ;)

Die Modelle kann man mit Matlab/Simulink modellieren und testen. Freie 
alternative müsst scicos sein, wobei ich damit bisher noch nicht 
gearbeitet habe.

Je nach Anwendung kann das aber auch schon mit Kanonen getroffene 
Spatzen bedeuten.
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