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Drehzahlregelung mit PID - Herr Müller - 19.02.2012 12:13
Hallo zusammen!
Wir versuchen gerade eine Drehzahlregelung mittels eines PID für einen Motorprüfstand zu realisieren.
Zum Aufbau des Prüfstands: Wir betreiben einen Motor, der mittels einer Hydraulikpumpe eine Last beaufschlagt bekommt. Über ein Proportionalventil können wir hierbei den Öffnungswinkel des Ventils steuern und so eine Drehzahl vorgeben.
Kurz zur Messtechnik: Über ein Bosch Steuergerät bekommen wir im 5ms Takt ein Drehzahlsignal über CAN Bus, das wir über ein NI cDAQ System auslesen. Zwischen Ventil und Messtechnik ist ein Messumformer geschaltet, der unser Ausgangssignal von 0-10V auf 0-700mA wandelt. Diese Wandlung ist aber vermutlich nicht linear.
Nun stellt sich folgende Problematik ein:
- Das Eingangssignal vom Motor schwankt mit einer Amplitude von 200 U/min
- Durch Testen verschiedener Regelparameter konnten wir mit aktiviertem PID mit Autotuning eine Regelung erreichen, die im besten Ergebnis ein Schwanken der Drehzahl mit einer Amplitude von 500 U/min um den Sollwert erreicht
- Wird allerdings manuell über ein Labornetzteil per Hand geregelt und eine Drehzahl bzw. Strom eingestellt, ist die Drehzahl ziemlich stabil
Jetzt ist die Frage wie wir das ganze optimieren können, folgende Ansätze haben wir bereits verfolgt:
- Filtern des Eingangssignals mit PID Filter und exponentiellem Filter (schwankt das Eingangssignal für den PID zu stark?)
- Da der PID dazu geneigt hat ein PWM Signal auszugeben (Ventil komplett auf, komplett zu,…) haben wir einen PID Output Rate Limiter getestet. Dies aber auch ohne nennenswerte Verbesserung
Wo können wir ansetzten? Hat jemand ne Idee?
RE: Drehzahlregelung mit PID - Hook1986 - 20.02.2012 21:49
Hallo Herr Müller,
Die Angabe, dass der Regler immer komplett aug und zu macht deutet auf einen viel zu großen P-Anteil hin. Diesen mal stark reduzieren und eventuell die Integrations- und Differentiationszeit verändern. Wie genau die Parameter für deinen Regler aussehen müssen ist natürlich von deiner Strecke abhängig.
Ein weiterer Ansatzpunkt ist die Antastrate. Denn bei einer recht empfindlichen Strecke müsste wahrscheinlich deutlcih schneller abgetastet werden.
MfG Carsten
RE: Drehzahlregelung mit PID - snuz - 21.02.2012 08:23
Hallo Herr Müller,
anbei sollte man ein DAQmx Analog-Kanal wie im beigefügten Bild einbinden. Die analogen Kanäle, so ist meine Erfahrung, benötigen fürs Auslesen und Schreiben mehr Zeit als digitale Eingänge und dürfen daher nicht "so einfach" eingefügt werden wie Sie das tun. Auch interessant wäre für Sie die Schleifendauer in der Regelung V1.1.
Gruß snuz