Reglereinstellung mit langer Abtastzeit

[TesafilmEnte (Gast)]

Hallo Menschen,

ich möchte LEDs verschiedener Wellenlängen mittels PI-Regler regeln.
Die LEDs werden mittels PWM angesteuert. Mit einem Spektrometer nehme 
ich die Lichtintensitäten über das Spektrum auf und möchte dann danach 
regeln.
Mein Plan war, den Regler über das Stabilitätsrandverfahren nach 
Ziegler-Nichols einzustellen.
Allerdigns braucht das Spektrometer zur Aufnahme, Datenverarbeitung und 
Datenweiterleitung gute 4 Sekunden (4,3 Sekunden, um genau zu sein). 
Dadurch ist meine "kritische Periodendauer" ja immer bei 8,6 Sekunden...

Auf dem Bild ist die Sprungantwort mit einem Proportionalbeiwert von 
1,71 und einem Integrierbeiwert von 0. (Also Kp auf etwa gleichbleibende 
Schwingung eingestellt und Ki auf 0, um das Integrierglied des Reglers 
auszuschalten).

Jetzt zur Frage:
Wie kann ich den Regler hier einstellen? Stabilitätsrand erscheint mir 
aus der beschriebenen Situation heraus nicht sinnvoll.


Vielen Dank für die Hilfe <3

[Dieter H. (kyblord)]

durch die abtastzeit kommt eine Totzeit ins System. Diese ist hier nicht 
unerheblich und muss mitberücksichtigt werden.
kannst den pi-regler direkt im zeitdiskreten entwerfen

[Wolfgang (Gast)]

TesafilmEnte schrieb:
> ich möchte LEDs verschiedener Wellenlängen mittels PI-Regler regeln.
> Die LEDs werden mittels PWM angesteuert. Mit einem Spektrometer nehme
> ich die Lichtintensitäten über das Spektrum auf und möchte dann danach
> regeln.

Was möchtest du denn Ausregeln, i.e. wie sieht die Übertragungsfunktion 
deines zu regelnden Systems aus?

[TesafilmEnte (Gast)]

Wolfgang schrieb:
> Was möchtest du denn Ausregeln, i.e. wie sieht die Übertragungsfunktion
> deines zu regelnden Systems aus?

Die Übertragungsfunktion habe ich aus der Sprungantwort zu G(s) = 0,83 
e^(-5,34s) berechnet. (Sprungantwort und Rechenweg sind als Bilder 
angehängt). Der Wert der Sprungantwort schwankt zwischen 16,2 und 17. 
Dies liegt aber am Rauschen des Messgeräts und ich habe den Wert 
einfachheitshalber auf 16,6 gerundet. Da der Eingangssprung auf 20 ging, 
habe ich Eingangssprung und die entsprechende Sprungantwort durch 20 
geteilt. (Ja, etwas einfach gedacht, aber bei einem Sprung auf 1 ist das 
Rauschen des Messgeräts größer als die Auslenkung der Sprungantwort.)

Regeln möchte ich die Lichtintensität. Ich habe ein geschlossenes, 
abgedunkeltes System. Im Inneren beleuchte ich mit LEDs. Mittig im 
System messe ich die Intensität bei verschiedenen Wellenlängen. In 
meinem System befindet sich ein Medium, welches bestimmte Wellenlängen 
absorbiert. Je nach Dichte, wird mehr oder weniger Licht absorbiert. Die 
Dichte des Mediums schwankt und ich möche in der mitte meines Systems 
eine konstante Helligkeit haben. (Ich hoffe das war halbwegs 
verständlich erklärt).

[Pandur S. (jetztnicht)]

Ich wuerde die LED mit einer Photodiode messen und dann deren Helligkeit 
regeln. Das geht schnell. Allenfalls als zweiten input die Helligkeit 
mit einer Photodiode hinter dem Sample. Das Spektrometer brauchst du 
nicht zum Regeln, da die LED sowieso monochromatisch ist. Und eine 
Konversion, zB Fluoreszenz hast du nicht.

Rauschen des Messgeraetes ? Dann sprechen wir von sehr hoher Absorbtion, 
oder sehr wenig Licht. Dann kann man mit einem Lock-in messen. Kein 
Problem mit Rauschen

[Bastler_HV (Gast)]

Ich verstehe das Problem noch nicht.

Du verwendest doch LEDs. Die haben doch Anstiegszeiten im ns Bereich.
Die Strecke selber ist damit (praktisch) unendlich schnell.

Das Problem ist nur das Messmittel (Spektrometer), das ist langsam.
Also brauchst Du nur ein schnelles Spektrometer und das Problem ist 
gelöst.

Braucht man wirklich ein Spektrometer? Die RGB-Leds kann man doch auch 
mit Farbfilter vor der Photodiode messen.

Oder kommt jetzt das nächste Salamischeibchen, dass die LEDs je 20nm 
Farbunterschied haben? Du also wirklich genau mit einem Spektrometer 
messen musst? Aber auch dann kann man mit fixen Farbfiltern das deutlich 
schneller machen. Oder Gitter mit ccd-Zeile.

Also eine schnelle Messung und das Problem ist gelöst.
Wenn z.B. eine unterlagerte Messung ungenau (aber kurzzeitig stabil und 
genau wiederholbar) ist, kannst Du mit der ungenauen Messung einen 
unterlagerten schnellen Regelkreis aufbauen, und mit dem Spektrometer 
einen überlagerten, langsamen, der auf lange Zeit die Drift von der 
schnellen Messung ausregelt.

Schnellers Spektrometer geht nicht? Dann such mal nach "Dead Beat" - 
Reglern, die kommen mit Totzeit am besten/schnellsten zurecht, haben 
aber andere Problem.
Aber es ist Dir klar, dass Du erst nach der Totzeit überhaupt erst 
merkst, dass was passiert ist und dann erst nachgesteuert werden kann?

Salamischeibe: wie schnell muss denn die Regelung werden? (Wenn die 
Farbe erst nach 1 Stunde stabil sein muss, ist es ja kein Problem.)


Also erzähle noch mal mehr über die Randbedingungen:
Störgröße, Führungsgrösse, benötigte Geschwindigkeit bei 
Führungsgrößensprung und bei Störgrößensprung.
Sind unterlagerte Regelkreise möglich? Was ist über die Störgröße 
bekannt?
Mit dieser riesen Totzeit bekommt man nur mit einem anderen 
Konzepten/Messgrössen eine schnellere Regelung hin.
Wenn Du nicht schneller messen kannst, kannst Du auch nicht schneller 
regeln (schneller steuern schon, wenn andere Informationen einfliessen).

[Pandur S. (jetztnicht)]

Vor allen macht das Spektrometer zusammen mit den Leds keinen Sinn. Die 
Led sind schmalbandig, Wellenlaenge bekannt, die Anwort darauf auf 
derselben Wellenlaenge, daher enthaelt die gemessene Wellenlaenge keine 
Information. Du kannst sogar alle Wellenlaengen mit derselben Photodiode 
messen, wenn die wechselweise geplust werden.