zwei PI-Regler, zwei Ergebnisse. Warum?

[Ralf (study007)]

Hallo,

ich habe zwei analoge PI-Regler. Eine Variante ist so aufgebaut, dass 
ein OP den Regler darstellt. Der zweite Aufbau ist mit zwei OPs, wovon 
einer als Differenzverstärker und der andere als Regler dient. Der 
Verlauf der Regelantworten sind beide Regler identisch. Jedoch sieht der 
Regler mit einem Differenzverstärker zeitverschoben aus. Warum sind die 
Beiden Ergebnisse nicht gleich und wie kann ich die Variante mit dem 
Differenzverstärker ohne zeitlichen Versatz hinbekommen?


Blau ist die Antwort von der linken Regelschaltung, grün ist die Antwort 
der rechten Schaltung

[Frank K. (kibabalu)]

Der zusätzliche Differenzverstärker bewirkt natürlich eine zusätzliche 
Phasenverschiebung. Das ist halt so nicht vermeidbar.

Darüber hinaus sehen die Verläufe aber auch nicht nach Sprungantworten 
von PI-Reglern aus.

[Ralf (study007)]

Hallo Frank,

vielen Dank für die Antwort. So ganz schlau werde ich daraus nicht. Das 
Signal des Differenzverstärkerausgangs sieht nicht Phasenverschoben aus.

Ich nehme bei der Simulation 1V als Sollwert und gebe ein Trapezsignal 
von 3V Amplitude als Ist-Signal vor. Grün ist das Ist-Signal und rot ist 
das Signal gemessen am Differenzverstärker Ausgang. Sie sind zeitlich 
nicht verschoben zueinander. Wieso tut dies dann der Regler-OP?

[Rainer W. (rawi)]

Frank K. schrieb:
> Der zusätzliche Differenzverstärker bewirkt natürlich eine zusätzliche
> Phasenverschiebung. Das ist halt so nicht vermeidbar.

Wo siehst du bei dem Differenzverstärker eine Zeitkonstante?
Es geht hier nicht um µs.

Ralf schrieb:
> Warum sind die Beiden Ergebnisse nicht gleich

Weil R6 nicht mit in die Zeitkonstante für das Signal eingeht, R18 aber 
sehr wohl.

[Ralf (study007)]

OK, mit R18 kann ich etwas nachvollziehen. Es müsste sich mit R18 so 
verhalten, wie mit R5, richtig?
Was ich trotzdem nicht ganz verstehe ist, warum die Verläufe nahezu 
identisch sind und nur zeitlich verschoben zueinander sind? Wenn ich R18 
ändere, dann verändere ich die Kurve und die Verläufe sind nicht mehr 
identisch zueinander.

Gibt es eine Möglichkeit die Schaltung mit dem Differenzverstärker so 
hinzubekommen, dass sie keine zeitliche Verzögerung hat?

[Thomas B. (thomas2)]

Die Schaltungen ergeben keinen PI-Regler, sondern allenfalls einen 
I-Regler. Für einen PI-Regler bräuchtest du entweder einen 
Serienwiderstand im Rückkopplungszweig (Lösung mit einem OPV) oder einen 
zusätzlichen OPV für den P-Anteil, der nachträglich zum I-Anteil addiert 
wird (Lösung mit vier OPV).

In den Schaltungen sind IMO Istwert und Sollwert vertauscht, so dass 
sich ein invertiertes Ausgangssignal ergibt.

Die linke Schaltung wird so zudem IMO nicht richtig funktionieren, weil 
der Sollwert (ZK/R5) eine andere Verstärkung hat als der Istwert 
(1+ZK/R5). Ich würde stattdessen einen Addierverstärker bauen, also R6 
auch an den inv. Eingang, nichtinv. Eingang auf Masse, und für die 
Subtraktion -1V an R5 anlegen statt +1V.

[Thomas D. (tommi_d)]

Die Beschaltung der OPs ist keine echte PI-Beschaltung.
Ein 10 K in Reihe des OP-Ausgangs ist hier immer falsch.
Besser:
Den Spannungsfolger (müsste nicht unbedingt sein) direkt an den Ausgang 
des U3 bzw. U3.
Die Rückführung des 1. OP als Reihenschaltung von C´s mit dem 10 K 
machen.