Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Betragsoptimum einer PT-1 Strecke


von Toni K. (knieto)


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Hallo zusammen,

 ich habe eine Regelstrecke welche ein P-T1 Verhalten aufweist. Jetzt 
möchte ich einen passendes Regelungskonzept dazu erstellen.
 Es ist Hauptsächlich das Führungsverhalten relevant. Daher habe ich 
mich zu der Variante Betragsoptimum entscheiden wollen.
 Frage ist jetzt:
 Klappt es überhaupt eine PT1- Strecke mit einem PI oder I Regler mit 
diesem Verfahren zu Optimieren.
 Ich habe bereits viel gerechnet und mir auch ein paar Bsp. gesucht. Oft 
finde ich einen I-Regler mit P-T1 Strecke. Wenn ich dieses Verfahren mit 
meinem Wissen auf ein PI Regler projezieren möchte, führt das nicht 
wirklich zum Erfolg.
 Auch wenn ich mir die Sprungantwort aus der Kombi I-Regler mit P-T1 
Daten von mir anschaue.
 Meine Streckendaten sind für T1=20s Und Kps= 1

 ich versuche es jetzt schon 2 Tage und mcöhte einfach mal wissen, ob 
ich mich da in etwas verrenne oder es rein prinzipjell klappt?!

 Danke

: Verschoben durch User
von Theo Regler (Gast)


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Moin Toni,

ich kann mich nicht mehr genau an das Betragsoptimum erinnern, aber eine 
PT1 Strecke kannst du mit einem PI-Regler mit folgenden Parametern 
"optimal" regeln:

T_N = T1
K_PI = T1 / (Kps * T_W)

T_W ist die Zeitkonstante der Regelstrecke und die kannst du dann 
"beliebig" klein stellen. Im Grunde brauchst du also nur zu wissen, dass 
T_N = T1, dann kannst du mit Kps so viel rumspielen, bis du glücklich 
bist.

von Johannes (Gast)


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Theo Regler schrieb:
> dann kannst du mit Kps so viel rumspielen, bis du glücklich
> bist.

Je nachdem, ob du das nur am Computer, oder mir richtigen Aktoren 
machst, musst du mi der Verstärkung aufpassen, nicht das du deine 
Aktoren zerstörst (je nachdem wie das aufgebaut ist).

von Theo Regler (Gast)


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Johannes schrieb:
> Je nachdem, ob du das nur am Computer, oder mir richtigen Aktoren
> machst, musst du mi der Verstärkung aufpassen, nicht das du deine
> Aktoren zerstörst (je nachdem wie das aufgebaut ist).

Klar. Ein bisschen Grundwissen über das was man da macht habe ich jetzt 
mal vorausgesetzt. Sollte man vielleicht nicht immer tun. :-)

Andererseits: Wenns weh tut (kaputt geht) versteht man ja angeblich 
schneller.

von Toni K. (knieto)


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Hi,

Danke für die Info.
Ich schreibe grade meine bachelor-Thesis.
Es ist eine Durchflussregelung von Öl in einem Kraftwerk.

Ich muss das halt schon ein wenig, gerade für die Ansprüche einer 
solchen Thesis etwas genauer und wissenschaftlicher auslegen.

Demnach suche ich generell nach einer Optimierungsmethode für die 
Regelung.

Die Analyse ist bereits auch abgeschlossen. Ich habe die Komponenten und 
deren Bauteile analysiert und bin eben zu der dem Ergebnis der Strecke 
gekommen. Mit den bereits beschriebenen Daten. Ich kann also meine 
errechneten Ergebnisse auch in meine Simulation einfließen lassen.
Zudem habe ich in Excel auch noch etwas, worüber ich eine 
Übertragungsfunktion 2. Grades einegeben kann. Anschließend kann ich mir 
von Sprungantwort, Ortskurve, Phasengang, Real-Imaginäteil und 
Amplitudengang alles als Graf anzeigen lassen. Das vereinfacht es auch 
um einiges.

Also nochmal:
Ich habe bereits einige Ideen, kann diese auch testen, aber ich muss 
halt meine Überlegungen und Ergebnisse begründen und herleiten können. 
Ich kann natürlich mehrere Optionen in Betracht ziehen und ich dann 
letzten Endes für eine Methode entscheiden.

Danke für Eure Hilfe.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Naja. Es gibt eine Uebertragungsfunktion der Strecke. Dann die 
Uebertragungsfunktion des Reglers, noch als variabel einsetzen.
Daruas folgt die Uebertragunsfunktion des Systems. Dann den relevanten 
Parameter als Variable einsetzen und optimieren. Dh zB Ableitung Null 
setzen und auf Maximum, oder Minimum gehen.

Fertig ist die perfekte Theorie. Nein? Mach's trotzdem mal so.

: Bearbeitet durch User
von Toni K. (knieto)


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HI

Also die Übertragungsfunktion der Strecke in dem Gall lautet:

Gs(s)= Kps/(1+T1*s)

Von meinem I-Regler:
Gr(s) = Kir/s

Dieses Kombi habe ich ja bereits.

jetzt also mit einem PI:
Gr(s) = (Kpr*(1+Tn*s))/(Tn*s)

Multipliziere ich jetzt also Strecke und Regler kommt folgende 
Übertragungsfunktion raus.

1. Fall für Tn ungleich T1

Gw(s)= (Kps*Kpr*(1+s*Tn))/((1+s*T1)*s*Tn+Kps*Kpr*(1+s*Tn))

2. Fall für Tn = T1
Sieht man auch an dieser Darstellung dann, dass die Linearfaktoren im 
Zähler und im Nenner die selben sind. Also bleibt übrig:

Gw(s) = (Kps*Kpr)/(Kps*Kpr + 1/s*T1)

Soweit so gut. Was meinst du jetzt den entsprechenden Parameter 
einsetzten und Optimieren?
Wie Du die Optimierung meinst, meine ich zu Wissen...


Danke

von Pandur S. (jetztnicht)


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Beim Regler muss man uebrigens die Uebertragungsfuktion des 
geschlossesen Kreises rechnen. Ich hab's nicht nachkontrolliert.

Also, das Ziel ist "Durchflussregelung von Öl". Optimum bedeutet 
irgendwas. Theoretisch moegliche Parameter waeren :
- Abweichung des Durchflusses : eher nicht, da irrelevant.
- Reaktionsgeschwindigkeit des Systems bei Lastwechseln. Vielleicht.
- Energieverbrauch des Systems
- Abweichungsquadrat bei periodischen Lastwechseln : moeglicherweise

Nee. Darum geht es gar nicht, das Oel ist egal. Ist es Oel zum Kuehlen ? 
Da waere die Temperatur interessant :
- Temperaturregleverhalten.
Ist es Oel fuer die Gleitlager von Generatoren ? Dann ist der Druck 
interessant.

Wie auch immer. Ich weiss es nicht. Optimum bedeutet ein Kriterium, wo 
es ein Optimum gibt. Als Gleichung. Also diese Gleichung nach Ableiten 
und Nullsetzen loesen.

Welches Kriterium soll optimiert werden .. das Fuehrungsverhalten ?

: Bearbeitet durch User
von Toni K. (knieto)


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Ah ok...

In diesem Fall wird das Öl zum heizen eines Dampfkessels benötigt. Vor 
dem pneumatischen Durchflussregelventil ist noch eine Öldruckregelung.

Diese arbeitet laut Personal recht zügig und zuverlässig. Damit last 
sich also der Öldruck einstellen bzw. so kann das RV in einem geeigenet 
AP betrieben warden. Da der Bereich dieses Ventils von 0-12500 l/h ist, 
ist es sehr wahrschenlich das es nicht viel Sinn macht sich einen festen 
AP von x bar Öldruck zu haben.

Lasse ich diese Regelung mal außen vor, muss ich natürlich die den Teil 
betrachten, der mir das Öl mit einem bestimmten Durchfluss zu den 
Brennern befördert.

Die Brenner sind 6 an der Zahl und die Streckenparameter warden sich 
beim Zuschalten der Brenner wohl leicht verändern. Kann ich aber noch 
nicht sagen, da bisher keine Versuchsfahrt stattgefunden hat. Ein 
Brenner hat einen Maximalen bereich von 0-3000l/h, die Gesamtmenge liegt 
wie bereits oben beschrieben.

Ich könnte auch noch einen Schematischen Aufbau senden, wenn es dem 
verständnis hilft?1

Was meinst du damit, dass die Übertragungsfunktion in einem 
geschlossenen Kreis gebildet warden muss. Meinst du mit I und P Regler 
kombiniert?
Aber ich habe die Funktion nochmals im Buch nachgeschaut, steht da auch 
so drin.

Wenn ich deine Hinweise richtig verstehe und sie auf meinen Fall 
übertrage, der Öldruck das zu optimierende Kriterium. Denn es ist schon 
entscheiden natürlich, wie viel Druck vor dem RV anliegt. Liegt weniger 
an -> weniger Druchfluss und analog das selbe.

Auch der Druck an den Brennern ist interessant, da je nach Druck sich 
das Flammenbild verändert. (An dem Brennerende sitzt eine Düse, welche 
das Öl zerstäubt)

Wie soll ich den jetzt in die Gleichung den Öldruck mit einfließen 
lassen.

Zumindest denke ich, habe ich verstanden was du mir sagen wolltest.
Ich hatte halt nach der optimalen Reglereinstellung gesucht. Schnelles 
anregeln, kaum Überschwingen und reagiert gut auf Führungsverhalten. 
(ändern vom Sollwert von bsp. 3000l/h auf 3300l/h)

Eine wirkliche äußere Störgröße habe ich nicht, außer der sich unter 
Umständen veränderende Vordruck. Welcher wie gesagt aber auch regelbar 
ist.

Danke im Voraus

von Hermann (Gast)


Angehängte Dateien:

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Toni K. schrieb:
> ich habe eine Regelstrecke welche ein P-T1 Verhalten aufweist. Jetzt
> möchte ich einen passendes Regelungskonzept dazu erstellen.

Probier es doch einfach aus. Das angehängte Excel-Beispiel war für einen 
Stromkonstanter. Trage deine Parameter ein: Strecken-Zeitkonstante, K1 
auf 1 (das war der Shunt)und K1 auch auf 1. PT2 gibt es eigentlich immer 
- kannst ja eine kleine Zeitkonstante wählen.
Ein bisschen Arbeit wird es kosten. Vielleicht meckert Excel über 
Zirkelbezüge, dann in Exceloptionen bei Berechnungen die Iterationen 
einstellen.
Dann wird die Kurve bei völlig anderen Werten abschmieren. Dann die 
Schritt weite (Inkrement) und die Tabellenlänge und die Achsen passend 
einstellen.

Versuche erstmal am Regler des Beispiels ein bisschen zu spielen, um zu 
sehen wie sich dadurch das Einschwingverhalten ändert.

Bei Fragen kann ich wegen Urlaub erst in 10 Tagen helfen.

von Hermann (Gast)


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Ach ja...
Habe gerade gesehen, dass in den anderen Registerblättern noch nützliche 
Informationen stehen:
Strecke: Ausmessen der verwendeten Strecke
Regler:  Vorgehen zur Regleroptimierung nach Lehrbuch mit konkreten 
Werten für die Beschaltung des OP
dig. Simulation: Übertragungsfunktionen und Berechnungen für diglitale 
Regler (auch für die Excel-Simulation)

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