Gast
#6152888
Hallo, als Absolvent der Regelungstechnik stehe ich nun vor meiner ersten Aufgabe und möchte mich gerne mal mit Fachkundigen austauschen, wie ihr die Situation beurteilt. Ausgangssituation: Produkte sind verschiedene Positionersysteme (im Prinzip bewegte Massen auf X-und Y-Achse) betrieben mit hauseigenen 2-Phasen-Linearmotoren, hauseigenen inkrementellen AMR-Messsystemen und hauseigener Steuerung. Dokumente sind generell kaum vorhanden..um die Regelung hatte sich vor Jahren mal jemand beschäftigt, der schon lange nicht mehr dabei ist. Alle Parametrierungen erfolgen rein auf Basis von Erfahrungswerten.. Grobe Anforderungen an die Regelung (Durchschnittsmodell): max. Geschwindigkeiten ca. 1 m/s, Beschleunigung 15 m/s^2, max. zulässiges Peak to Peak-Rauschen ca. 800 nm, maximale Einschwingzeit ca. 2s Zu den Motoren: 2-Phasen-Linearmotoren. Sie werden so angesteuert, dass immer maximale Kraftumsetzung erfolgt (Somit kann nur Amplitude gestellt werden und Phasenwinkel ist immer +- 90 Grad). Der Kommutierungswinkel-Offset wird über ein Testverfahren automatisiert ermittelt. Zum Messsystem: AMR-Messsystem mit magnetisch beschriebenen Masstäben. Auflösung 5 nm Steuerung: Ausgangsspannung 2x24 V, Abtastfrequenz: 4 kHz Vorhandene Regelung und Vorsteuerung: Derzeit wird eine Solltrakjektorie draufgegeben (klassisches trapezförmiges Geschwindigkeitsprofil, wahlweise auch Algorithmus mit reduziertem Ruck vorhanden, aber KEINE modellbasierte Trajektorieplanung). Somit stehen zu jedem Abtastschritt theoretisch aktuelle Sollposition, Geschwindigkeit-und Beschleunigung zur Verfügung. Geregelt wird aber nur die Differenz zwischen Soll-und Ist-Position und das erfolgt über einen einfachen PID-Regler, dessen Parameter nach Erfahrungswerten eingestellt werden. Für Geschwindigkeit und Beschleunigung existiert allerdings eine Vorsteuerung, dessen Parameter über Testverfahren ermittelt werden und je nach aktuellem Sollwert von Geschwindigkeit und Beschleunigung dann im Betrieb linear verändert werden. Also eine adaptive Vorsteuerung. (Hat sich ein Physiker ausgedacht, der nicht mehr dabei ist) Der Regler selbst hat auch adaptive Einstellmöglichkeiten. Für jeden Anteil P,I und D können Ruhe-und Bewegungsparameter definiert werden. Bis zu einer einstellbaren Grenzgeschwindigkeit erfolgt zwischen diesen Werten ebenfalls eine lineare Veränderung und ab der Grenzgeschwindigkeit bleiben sie konstant. Das wird im Moment aber praktisch nur als Schalter benutzt, da die Grenzgeschwindigkeit einen sehr kleinen Wert hat (nach den Erfahrungswerten)... Problem ist, dass der Regler bisher überhaupt nicht robust gegenüber kleinen Änderungen ist. Sogar kleine Modellabweichungen bei Geräten desselben Typs bewirken ein anderes Bewegungsverhalten. Erstes Ziel wird sein, die vorhandene Struktur systematisch zu nutzen und modellbasiert und nicht rein empirisch zu parametrieren. Das langfristige Ziel wird eine neue Reglerstruktur sein. Ich dachte da an eine Zustandsreglung von mindestens den Zuständen Position und Geschwindigkeit. Die gegebene Solltrajektorie ist ja im Prinzip schon sehr gut um einen scharfen Regler für Störausreglungen zu generieren. (Später evtl. ja noch eine LQ-Folgetrajektorie denkbar, wenn ein Modell steht) Von der vorhandenen Vorsteuerung erhoffe ich mir ebenfalls, dass sie mir das Leben vereinfacht und ich sie weiter nutzen kann... Bei der Vorgehensweise der Modellbildung bin ich mir aber sehr unsicher, da ja Linearmotoren bekannt für ihre Kraftwelligkeit und somit Nichtlinearitäten sind. Wenn ich das resultierende System also linearisiere, um welche Ruhelage(n) dann? Im Prinzip kann jede Position angefahren werden und eine Ruhelage sein.. auf der anderen Seite ist die Auslenkung ja nur ganz klein, wenn man die Abweichung zum Sollwert regeln will... ist so etwas wie Gain-Scheduling sinnvoll? Oder könnte ich evtl. von Anfang an von einem linearen Modell ausgehen? Wären experimentelle Modellbildungen evtl. auch sinnvoll?