Regelungstechnik - dynamische Sollwertänderung

Horst Gast #3529859
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Hallo,

ich habe ein mechanisches System vorliegen, das stabilisiert werden 
muss. Es weisst mechanische Resonanzen auf und hat daher eine harte 
Obergrenze für den unity-gain.

Für einen konstanten Sollwert funktioniert das System bereits perfekt.

Ein weiteres Ziel ist es, den Sollwert schnell ändern zu können. Die zur 
Reduktion des gains in der Nähe der Resonanz notwendige 
Tiefpasscharakteristik limitiert dies natürlich.

Ich habe mir überlegt, eine Nichtlinearität bei einer Großen Abweichung 
vom Sollwert einzuführen:

bspw zwei in entgegengesetzte Richtungen gepolte Zehnerdioden parallel 
zum Eingangswiderstand des Integralreglers => Nur wenn die 
Regelabweichung sehr groß wird, steigt die Verstärkung an...

Kann das funktionieren, oder wird es prinzipiell immer Schwingen, sobald 
die Regelabweichung einmal groß genug war? Wie heißt so ein Regler? Wo 
finde ich Informationen dazu? Tipps/Literatur/Hinweise???


Viele Grüße,

Horst
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Ulrich Gast #3529982
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Sofern sich das System nicht so sehr ändert, kann sehr gut zusätzlich 
zur Regelung schon einmal die für die Änderung des Sollwertes zu 
erwartenden Steuerwerte mit dazu genommen werden. Der Regler muss dann 
nur noch die Fehler bei der Schätzung ausgleichen. Das macht den Regler 
im Prinzip nicht schneller, aber die Amplitude der Abweichungen bleibt 
kleiner.

Wenn die Resonanzen gut bekannt und konstant sind, könnte man die auch 
direkt kompensieren. Gibt dann halt mehr als die üblichen 3 Parameter 
vom PID.

Wenn die Stellglieder zeitweise in die Sättigung gehen, kann es lohne 
anti-Windup zu integrieren, also das Integralglied zu begrenzen.
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Horst Gast #3530046
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Danke dir, Ulrich!

"Wenn die Resonanzen gut bekannt und konstant sind, könnte man die auch
direkt kompensieren. Gibt dann halt mehr als die üblichen 3 Parameter
vom PID."

Kannst du das bitte näher erläutern? Meinst du, die Resonanz durch einen 
Notchfilter rauszudämpfen? Muss der Notch filter genau die umgekehrten 
Eigenschaften, wie die Resonanz haben (Güte, Überhöhung,...)?



Ich wollte die von dir genannte Feedforward-Methode vermeiden, da ich 
Angst vor zusätzlichem hochfrequentem noise habe - In meinem System muss 
ich nach allen Tiefpässen an die Piezoverstärker und der aufgeprägte 
noise wäre Prinzipbedingt nicht mehr rauszuregeln.
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Ulrich Gast #3530088
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Das Feed forward macht die Rauschunterdrückung nicht schlechter, sondern 
reduziert einfach nur die Abweichung, die der Regler ausbügeln muss. Die 
eigentliche Regelung kann davon unberührt bleiben.

Die Kompensation der Resonanzen muss nicht zu 100% exakt sein. Es geht 
vor allem darum mit der Phase im erlaubten Bereich zu bleiben und oder 
die Verstärkung im kritischen Bereich nicht zu groß wird. Je höher die 
Güter der Resonanzen, desto schwieriger wird es aber - vor allem wenn 
die Resonanzen etwa mit der Temperatur verschieben. Da wäre es ggf. 
Hilfreich die Güte der Resonanzen ggf. mechanisch etwas zu reduzieren - 
mechanische Resonanzen haben ja oft eine recht hohe Güte, die ggf. mit 
analoger Elektronik kaum nachzubilden ist. Bei einem so komplizierten 
System wird man auch kaum um eine Simulation herumkommen.
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