Hallo Leute,
anbei eine Frage:
Ich messe mit einem Lasersensor (Grenzfrequenz 10 kHz) die Regelgröße
und führe diesem ADC-Eingang zu. Mit dem ADC habe ich eine
Abtastfrequenz von 1 kHz eingestellt.
Diese Art der Regelung funktioniert auch im praktischem Betrieb (erstes
Blockschaltbild oben)!
Nun les ich aber überall, dass Anti-Aliasing Filter eingesetzt werden.
Aber wieso funktioniert meine Regelung ohne diesen Filter und wäre es zu
empfehlen diesen Filter nachträglich mit reinzunehmen?
Ändert sich dadurch meine Systemdynamik oder hab ich irgendwelche
Nachteile durch diesen AL-Filter?
Besten Dank für eure Antworten vorab!
Gruß
Benjamin
Benjamin Nels schrieb:> ch messe mit einem Lasersensor (Grenzfrequenz 10 kHz)
Eine Frage noch dazu:
Wenn die Grenzfrequenz des Sensors bei 10 kHz liegt und die Frequenz des
Filters bei 200 Hz, kann ich bei einer entsprechenden Simulation dann
den Sensor als normalen P-Verstärker simulieren und dannach ein Tiefpass
mit fg=200 Hz?
Benjamin Nels schrieb:> Ich messe mit einem Lasersensor (Grenzfrequenz 10 kHz)> Mit dem ADC habe ich eine Abtastfrequenz von 1 kHz eingestellt.> Nun les ich aber überall, dass Anti-Aliasing Filter eingesetzt werden.> Aber wieso funktioniert meine Regelung ohne diesen Filter und wäre es zu> empfehlen diesen Filter nachträglich mit reinzunehmen?
Du brauchst das Anti-Aliasing Filter nicht für die Regelung,
sondern für die AD-Wandlung. Wenn Dein Sensor kein Signale
>500Hz liefert, gehts auch ohne Filter. Allerdings gibts
solche hochfrequenten Anteile oft schon allein durch das
allgegenwärtige Rauschen.
> Ändert sich dadurch meine Systemdynamik oder hab ich irgendwelche> Nachteile durch diesen AL-Filter?
Wenn das Filter sauber konstruiert wurde, sollte es keine oder
nur sehr geringe Verfälschungen im Durchlassbereich haben.
Übrigens ist die Abkürzung unglücklich bis verfälschend.
Wenn schon Aküfi, dann besser AA-Filter.
Harald W. schrieb:> Wenn das Filter sauber konstruiert wurde, sollte es keine oder> nur sehr geringe Verfälschungen im Durchlassbereich haben.
Na ja, jetzt ist die Frage nach der sauberen Konstruktion?
Ich hätte hier einen einfachen RC-Filter genommen, bei der ich die
Kapazität vorgebe und daraus den Widerstand berechne.
Benjamin Nels schrieb:> Ich hätte hier einen einfachen RC-Filter genommen, bei der ich die> Kapazität vorgebe und daraus den Widerstand berechne.
Ich denke, da sollte man schon ein aktives Filter mit OPV nehmen.
Harald W. schrieb:> Benjamin Nels schrieb:>>> Ich hätte hier einen einfachen RC-Filter genommen, bei der ich die>> Kapazität vorgebe und daraus den Widerstand berechne.>> Ich denke, da sollte man schon ein aktives Filter mit OPV nehmen.
Ja also vielen Dank zwar für die Hilfe, aber ohen Begründung hilft mir
das alles nichts. Ich will ja auch was dabei lernen.
Analog OPA schrieb:> Vertippt: Es sind 0,5 kHz und 2ms.
Wobei man gern einen etwas grösseren Sicherheitsabstand wählt.
Leider sagt der TE wenig bis garnichts zur Anwendung. So kann
man nur recht allgemeine Tipps geben.
Analog OPA schrieb:> Vertippt: Es sind 0,5 kHz und 2ms.
Hä? Eine Abtastzeit von 1ms heißt, meine Abtastfrequenz ist 1 kHz!
Die höchste im Signal vorkommende Frequenz darf daher nicht größer als
500 Hz sein! Ich nehme jedoch lieber den Faktor 5 und sage das die
höchste Frequenz nich höher als 200 Hz sein soll.
Harald W. schrieb:> Was willst Du begründet haben?> https://de.wikipedia.org/wiki/Alias-Effekt
Warum ein OPV besser geeignet ist als ein RC-Filter?
Benjamin Nels schrieb:> und sage das die> höchste Frequenz nich höher als 200 Hz sein soll.
Wie hoch ist denn die höchste Nutzfrequenz im Signal?
Das ist der entscheidende Wert für die Bemessung.
> Warum ein OPV besser geeignet ist als ein RC-Filter?
Auch ein aktives Filter mit OPV ist ein RC-Filter.
Es sind aber Filter mit höherer Ordnung, die steilere
Übertragungsfunktionen ermöglichen.
Harald W. schrieb:> Wie hoch ist denn die höchste Nutzfrequenz im Signal?> Das ist der entscheidende Wert für die Bemessung.
Wie bekommt man die denn raus?
Ich dachte da ich sowieso nur mit 1kHz abtaste, darf die höchste
Nutzfrequenz nicht höher sein als 500 Hz. Da es doch üblich ist die
Abtastfrequenz 5 ...10 mal der Nutzfrequenz zu machen, hätte ich einfach
200 Hz angesetzt.
Geht um ein Voice-Coil Motor, der positionsgeregelt wird.
Moin,
Benjamin Nels schrieb:> Geht um ein Voice-Coil Motor, der positionsgeregelt wird.
Das klingt so, als ob da irgendwelche beschleunigten Massen im Spiel
sind, das wird also tendentiell eh' schon einen (mechanischen)
Tiefpasscharakter haben.
Mal ganz allgemein: Das mit den lustigen Faustregeln fuer die
Abtastfrequenz ist alles Quatsch. Es gibt das Abtasttheorem, was da
recht klar formuliert ist. Punkt.
Leider ist's so formuliert, dass man es im "echten" Leben immer irgendwo
verletzt. Also ist die Frage, wie sehr darf ich's verletzen, bis es auch
mir wehtut.
Nur danach richtet sich das Vorhandensein / Steilheit des
Antialiasingfilters.
Wird so ein Filter in eine Regelung eingebracht, wirds zusaetzlich
tricky, weil das Filter natuerlich mit in die Strecke eingeht. Und da
wirds insbesondere bei Filtern hoeherer Ordnung immer "bloeder", denn
die haben immer eine hoehere Gruppenlaufzeit. Und Gruppenlaufzeit heisst
auf Regelungstechnisch: Totzeit. Und das macht die Regelung instabil
oder, wenn man sie miteinbezieht, langsamer.
Speziell hier: Du musst gucken, ob du in deinem zu digitalisierenden
Signal ueberhaupt irgendwelche Frequenzanteile hast, fuer die das
Abtasttheorem verletzt werden wuerde. Und wenn ja, wie stark die sind
und wie stark du die daempfen muesstest, damit sie dich gerade so nicht
mehr stoeren. Daraus kannst du dir dann die Eigenschaften eines Filters
ableiten. Ob dieses Filter dann per passivem RC, LC, mit OpAmps,
Massen+Federn+Daempfung oder Melitta 1x4 realisiert wird, ist voellig
wumpe. Und welche Ordnung es haben muss, geht eben aus den
Daempfungsanforderungen fuer die stoerenden Bereiche hervor.
Sorry, unschwammiger gehts nicht.
Gruss
WK
Dergute W. schrieb:> Abtastfrequenz ist alles Quatsch. Es gibt das Abtasttheorem, was da> recht klar formuliert ist. Punkt.
Klar, es gilt aber nur für unendlich lange Messungen. Gerade bei einer
Regelung hat man das aber nicht. Das Abtastheorem ist daher nicht
anzuwenden.
> Leider ist's so formuliert, dass man es im "echten" Leben immer irgendwo> verletzt.
Das hat mit der Formulierung nichts zu tun. Es ist, was es ist.
>Also ist die Frage, wie sehr darf ich's verletzen, bis es auch> mir wehtut.
Genau da liegt der Hase im Pfeffer. Faustformel 5-10 x schneller
abtasten als das Abtasttheorem vorgibt.
@ Regelung:
Wie schon geschrieben macht ein AAF eine Phasenverschiebung oder Totzeit
und ist damit für eine Regelung nicht günstig.
Man muss sich halt die Frage stellen, ob man auf hohe Frequenzen nicht
reagieren will, weil das AAF sie nicht durchlässt oder weil ich sie
wegen Aliasing nicht korrekt erfassen kann. Beides ist Mist. Im einen
Fall schwingt es unkontrolliert und im anderen Fall regle ich auf was,
was nicht da ist.
Lösung? Abtastfrequenz des kompletten Reglers so weit erhöhen bis das
Aliasing nicht mehr stört, da durch die Zeitkonstante des Systems
begrenzt. Was der Sensor an Bandbreite hat ist dann beinahe
nebensächlich, wenn das mechanische System nur 50 oder 100 Hz an
Bandbreite zulässt.
Ich persönlich spare mir in so einem Fall das AAF oder lege es so aus,
dass nur sehr hochfrequente Störungen gefiltert werden, damit sich die
Güte der Regelung nicht negativ von der Phasenverschiebung beeinflussen
lässt.
Al.png
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