Hallo!
Ich habe eine hydraulische Strecke zu Regeln. Die Strecke ist in
Abbildung 1 dargestellt. Es handelt sich um einen Hydraulikzylinder, der
auf ein hydrostatisches Lager eine Prüfkraft aufbringt. Diese Prüfkraft
soll durch die Regelung wohldefiniert sein. Das System ist in Abbildung
2 abgebildet.
Der PI-Regler ist auf einer SPS der Firma B&R realisiert. Die
Beschreibung der A/D-Wandlerkarte habe ich angehängt.
Wie aus Abbildung 3 (Führungssprung von 7kN auf 9kN) ersichtlich, weist
die Strecke eine Totzeit von 7ms im Kraftsignal auf. Es handelt sich um
eine Messung, bei der das hydrostatische Lager aktiviert wurde. Die
Verläufe der Lagerspalte h1 bis h3 weisen eine wesentlich geringere
Totzeit im Signal auf. Alle Signale werden durch diesselbe Wandlerkarte
gewandelt. Zu jedem Zeitpunkt liegt der Zylinder auf der Kraftmessdose
auf.
Als Maschinenbauer fehlt mir nun das Wissen um die Elektronik in solch
einer Wägemesszelle um zu wissen woher die Totzeit kommt. Das Datenblatt
des verwendeten Kraftaufnehmers habe ich angehängt.
Kann mir bitte jemand erklären, wie die Totzeit im Kraft-Signal zustande
kommt?
Vielen Dank für euere Hilfe!
LG
LeFish
Hallo,
kurze Frage hat dein Stellglied, also das Regelventiel einen Dither ?
Hat das Regelventiel die spezielle Eignung (Ventielformung) für den
Dither ?
Habe als Lehrling vor sehr vielen Jahren in der Entwicklung solcher
Linearantriebe gearbeitet und all dies auch gemacht, allerdings war
damals noch alles Analog. Unter 1mS kommt man nicht, weil das alleine
schon die Dither Frequenz ist, damit der Ölfilm am laufen bleibt.
Gruß Sascha
Ich denke, dass das der Stick-Slip-Effekt des Zylinders ist.
Meine mich zu erinnern, dass es Gleichgang- und Leichtgang-Zylinder
gibt.
Trotz Druckaufbau im Zylinder passiert nichts, bis zu dem Punkt, wo die
Reibung überbrückt wird.
Kannst Du den Strom Oszillografieren? ZB über einen Widerstand.
Besser noch den Zylinderdruck.
Das Ventil ist aber schon ein Proportionalventil, oder?
Hallo!
Der Zylinder ist ein hydrostatisch gelagerter Gleichgangzylinder, wie er
oftmals bei Prüfaufgaben eingesetzt wird. Durch die hydrostatische
Lagerung der Kolbenstange sollte kein Stick-Slip Effekt auftreten.
Es wird ein Dither-Signal vonseiten der SPS aufmoduliert. Die Frequenz
beträgt 100Hz. Ich habe einen weiteren Sprung von 5kN auf 15kN
aufgenommen und das Signal gefiltert. Dort ist das Dither-Signal gut zu
erkennen. Allerdings erfolgte die Messung mit deaktiviertem Taschenlager
(Lagerspalt=0), wodurch ich kein Lagerspalthöhensignal zeigen kann. Man
sieht aber, dass das Ventilstellungssignal, das vom Ventil an die SPS
zurückgeht ebenfalls eine Totzeit von 2.4ms aufweist. Diese ist
ebenfalls um einiges geringer als die 7ms von der Kraftmessdose
Der Reglerblock wird mit der geringstmöglichen Zyluszeit der SPS (mit
0.4ms) aufgerufen. Die Messwerterfassung läuft ebenfalls mit daraus
resultierenden 2.5kHz.
Das Servoventil ist ein Stetigventil mit Nullüberdeckung. Das heißt
selbst wenn die Steuerkanten gewissen Fertigungstoleranze unterliegen
sollten diese keine Totzeit von 7ms hervorrufen. Das Datenblatt des
Servoventils habe ich angehängt. Esn handelt sich um ein MOOG D633.
Den Druck in den Zylinderkammern kann ich leider nicht messen, da der
Adapterblock keine dafür vorgesehenen Bohrungen aufweist. Da sich der
Lagerspalt jedoch bereits innerhalb der Totzeit des Kraftsignals ändert
kann man meiner Meinung danach schließen, dass die Ursache für die
Totzeit tatsächlich im Signalweg der Kraftmessdose liegt.
wenn ich das richtig sehe beginnt das Ventil erst nach 2µs zu reagieren
und benötigt ist erst nach ca.8µs in Sollposition der druck scho na 7 µs
ich sach ma dat Servoventil ist zu lahm für deine Anforderung.
Namaste
Hallo!
Was noch eine wichtige Information ist, die ich bis jetzt unterschalgen
habe:
Die Totzeit ist egal welches Kraftniveau oder wie groß der
Führungssprung immer exakt 7ms. Sie weicht kein bisschen davon ab.
Von der Firma der Kraftmessdose ist leider nicht sonderlich viel zu
erwarten. Ich habe bereits bezüglich einem Bode-Diagramm angefragt, aber
leider nur Schmafu zurückbekommen. Entweder sie wollen nicht oder sie
können nicht...
Luft im System kann ich weitestgehend ausschließen. Das
Hydraulikaggregat hat einen 40l Tank in dem das Öl genügend Zeit hat um
abzusitzen.
Ich kann noch simulierte und gemessene Sprungantworten des Systems
nachliefern. Verglichen mit der Zeitkonstante des Zylinders reagiert das
Ventil schon recht schnell...
LG
LeFish
Die Kraftmessdose selber sollte schnell sein. Das Problem ist ggf. der
Verstärker zur Auswertung, wenn der als Trägerfrequenzverstärker
arbeitet. Da sollte man Daten zu finden, bzw. die Trägerfrequenz ließe
sich nachmessen.
Das Ventil scheint nicht so schnell zu sein: Im Post von 14.10.2015
18:54 geht ein großer Teil der Totzeit auf die Stellzeit des Ventils
zurück. Laut Datenblatt sind das für den vollen Weg bis zu 12 ms. So wie
es aussieht wird das Ventil auch nicht mit 100% angesteuert - die
Verzögerung wird damit auch nicht kleiner wenn der Sprung kleiner ist.
Da könnte ggf. eine etwas anders abgestimmte Regelung (ggf. mit Feed
forward oder als PID) noch was bringen.
Die Ditherfrequenz wird auch noch einiges dazu beitragen - die Wahl von
100 Hz zeigt ja eigentlich das man etwa da die Grenze des Ventils hat.
Etwas höher könnte mit der Frequenz aber wohl noch gehen.
Ohne den Filter sollte die A/D wandler Karte schnell sein - mit aktivem
Filter kann man aber schon deutliche Verzögerungen haben.
Wie sieht es eigentlich mit den beteiligten Strecken aus. Bei nicht
geringen Geschwindigkeiten ist eine Ölsäule (im Rohr):
Schwer zu beschleunigen (hängt auch von der Länge ab);
hat eine beträchtliche Reibung (vor allem wenn's eng wird);
ist dann auch relativ elastisch. Zu letzterem braucht’s nicht mal Luft.
Egal, wie der Zylinder gelagert ist gelten die Gesetze von Masse, die
beschleunigt werden soll (auch die der Konstruktion), die Startprobleme
(etwas Haftung) und die allgemeine Reibung im Betrieb (nicht nur die des
Zylinders).
Auf die Schnelle würde ich sagen: Schau mal wie schnell das Ventil ist
und behalte die Strecken (in Meter) im Auge. Vielleicht kannst Du die
beteiligte Masse - man geht da gerne auf Nummer sicher - noch
reduzieren.
Hallo,
wie willst du mit 100Hz Dither überhaupt eine genauigkeit mit Zeiten von
7ms erreichen? Eine Periode des Dithers dauert ja schon 10ms.
Wir haben damals 1KHz gehabt, und dazu muss auch vermutlich der Druck
der Pumpe erhöt werden um schneller zu werden so ca. 50 bis 100 Bar. Die
Luft, also geringfügige Luftbläschen ist im System bei einem
Doppelbeaufschlagten Zylinder kaum noch ein Problem, vor allem bei den
Drücken.
Dann brauchst du nach der Pumpe noch vermutlich einen Druckspeicher, der
auch als Pulsationsdämpfer funktioniert. Weil die Pumpe ja auch eine
Trägheit in der Nachregelung hat.
Gruß Sascha
Winfried J. schrieb:> beginnt das Ventil erst nach 2µs zu reagieren> und benötigt ist erst nach ca.8µs in Sollposition der druck scho na 7 µs
Den Unterschied zwischen "µ" und "m" kennst du?
Wolfgang schrieb:> Winfried J. schrieb:>> beginnt das Ventil erst nach 2µs zu reagieren>> und benötigt ist erst nach ca.8µs in Sollposition der druck scho na 7 µs>> Den Unterschied zwischen "µ" und "m" kennst du?
oops ja ms waren gemeint und sind hier ja auch Thema
Abbildung2-Pruefstand.png
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Abbildung1-Regelstrecke.png
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