Eine Frage über Kaskadenregelung von Elektromotor

Hallo, Leute. Ich mache jetzt ein Projekt. Es geht um die Simulation der Regelung von linearem Sychronmotor mittels Simulink.

Ich buae zuerst die klassische Kaskadenregelung auf. Sie besteht aus 3 Regelkreisen, die innerste Regelkreis ist Stromregelung mit einem PI-Regler, danach ist die Geschwindigkeitsregelung mit PI-Regler, die äußerste Regelkreis ist die Positionsregelung mit einem einfachen P-Regler. Die Regelstrecke besteht aus Leistungselektronik, Sychronmaschine, Mechanik und Messsystem und sind schon vorhanden.

Um die Parameter zu bestimmen, trennt man zuerst die innerste Regelkreis von anderen um, dann stellt die entsprechenden Parameter ein, bis alle Parameter fertig eingestellt werden. Dann nach außen die nächste Regelkreis, nacheinander einstellen. Das ist die typische Parametrierungsvorgehensweise von der klassischen Kaskadenregelung.

Jetzt kommt der Schwerpunkt, innerhalb von der Stromregelkreis ,vor dem PI-Stromregler gibt es noch eine Begrenzung und eine Führungsglättungsfilter, um den Motor zu schützen und Strom zu glätten. Ählicherweise gibt es Innerhalb von der Geschwindigkeitsregelkreis, vor dem PI-Geschwindigkeitsregler gibt es auch eine Begrenzung und eine Führungsglättungsfilter.
Was ich jetzt mache, ist Parametrierung von den Regelungselementen, nämlich 3 Regler und noch die Glättungsfiler.

Bis jetzt habe ich die Parameter von dem PI-Stromregler(die Propotionalverstärkung und die Nachstellzeit) schon bestimmt mittels Sprungantwort von der Stromregelkreis. D.h, ich gebe der Stromregelkreis einen Einheitssprung und stelle die PI-Stromregler so ein, dass die Sprungantwort die entsprechenden Anforderungen erfüllt, also die Überschwingweite muß < 5%. Danach muss ich die Parameter von dem Stromglättungsfilter bestimmen, nämlich die Glättungszeitkonstante. Das Filter ist ein PT1-Glied. Aber wie kann ich dieses Parameter bestimmen? Rein experementell oder muss noch rechnen?

Ich poste mein Matlab und Simulink Datei, die Matlab Datei ist für Initialisierung und muss zuerst ausgeführtet werden. Danach kann die Stromregelkreis ausgeführtet werden, um die Parameter von dem PI-Stromregler zu bestimmen, danach wird das Stromglättungsfilter eingefügt und eingestellt. Aber ich weiß nicht genau, wie macht man das. Kann jemand mir etwas Hinweis geben

Ich habe die Bilder von den Simulink-Blöcke-Strukturen in eine Word-Datei zusammengefasst! Sie sind am unten.

Hi, ist meine Frage zu spezial oder zu schwcher? Wieso jiemand darauf reagiert? Selbst wenn jemand mir ein Bißchen Hinweis geben kann, ist mir auch sehr hilfsreich!

Es ist einfach nur so, dass dein Text recht unübersichtlich ist. Viele Leute sind hier als Freiziet beschäftigung hier und ein solcher Textblock lädt nicht grad zum lesen ein.

Schachtel den mal ein bischen um, für ein paar ABsätze ein und glieder in logisch, dann haben auch mehr leute Lust sich den durchzulesen.

*mach mich mal grad ans lesen "ächz"*

Vielen Dank für deinen Vorschlag, ich habe mein Text mal umformuliert, und jetzt sieht es etwas besser aus. Ich hoffe, dass mein Text mehr zum lesen einlädt.

Hallo mabaosheng,

ich kann deine Dateien leider nicht ansehen, weil ich kein Matlab/Simulink besitze. Vielleicht kann ich aber helfen, wenn du ein Bild von der Simulink-Blockstruktur hier reinstellst.

Zitat:

---

Danach muss ich die Parameter von dem Stromglättungsfilter bestimmen, nämlich die Glättungszeitkonstante. Das Filter ist ein PT1-Glied. Aber wie kann ich dieses Parameter bestimmen? Rein experementell oder muss noch rechnen?

---

Die schnellste Art wird wohl das Probieren in der Simulation sein. Zudem sich dadurch noch das Übertragungsverhalten insgesamt ändert und wahrscheinlich die Regelschleife nochmal nachoptimiert werden muss.
Den Anfangswert der Zeitkonstante kann man überschlagsmässig grob schätzen und dann in der Simulation optimieren.

Gruß
Waste

hi,
der filter hat ja eine vorgegebene grenzfrequenz. es gibt da doch eine formel, wie man dann die übertragungsfunktion berechnen kann.
mfg jeffrey

Hi, in diesen tagen habe ich etwas ausgedacht. Genau wie Waste gesagt, ich habe in der Simulation ausprobiert mit verschiedenen Zahlenwerten von der Glättungszeitkonstante, und sehe mich die Sprungantwort an, bis ich den richtigen, oder anders gesagt, geeigneten Wert gefunden habe.
Ich wollte einige Bilder reinstellen, aber leider weiß ich noch nicht, wie ich das machen kann. Soll ich die Bilder in meinem Album hochladen, oder?

Ich habe meine Dateien erneut. Jetzt sind alle Dateien da. Darin sind die innerste Stromregelkreis(Modelle_I_Reglekreis), Geschwindigregelkreis(Modelle_v_Regelkreis), Positionsregelkreis(Modelle_s_Regelkreis), der Fein_Interpolator(simuliert mittels S_function von Simulink). diese S_function heißt Fein_Interpolator. Kraftrgler ist ein Subsystem von Geschwindigkeitsregelkreis. Um zu simulieren, muss die Initialisierungsdatei zuerst starten, um die Parameter zu initialisieren.

Aber dieses Model hat noch Problem, nämlich, der Position_istwert kann den Positon_sollwert nicht gut folgen. Dazwischen gibt es große Differenz. Deswegen muss das Model, am wichtigsten, die Parameter noch eingestellt werden. Sonst geht nicht.

Und Frage: wie zu Verbessern? Parametrierungsvorgehensweise zu wiederholen?

die Simulink-Blöcke-Strukturen sind da!

Zitat:

---

Zitat von mabaosheng

Aber dieses Model hat noch Problem, nämlich, der Position_istwert kann den Positon_sollwert nicht gut folgen. Dazwischen gibt es große Differenz. Deswegen muss das Model, am wichtigsten, die Parameter noch eingestellt werden. Sonst geht nicht.

Und Frage: wie zu Verbessern? Parametrierungsvorgehensweise zu wiederholen?

---

Bei schnellen Änderungen wird der Istwert dem Sollwert immer hinterher sein, eine Differenz ist da unvermeidlich.

Zur Parametrierungsvorgehensweise siehe https://www.roboternetz.de/wissen/in...ng_des_Reglers

Waste

Hallo, ich habe jetzt neue Frage.

Es geht um Digitalisierung, und zwar, Diskretisierung und Quantisierung. Ich habe eine Regelkreis von Geschwindigkeit schon erstellt. und die Geschwindigkeit geht von der Defferenzieren von Position aus. Dieses Signal hat größerer Rauschanteil als das originale Signal, Position. Jetzt möchte ich die Geschwindigkeit von Beschleunigung integrieren. Dann wird dieses Problem von Rauschen deutlich verbessert. Deswegen muss ich die Beschleunigung messen, mit einem Beschleunigungssensor(Relativbeschleunigung), heißt Ferraris Sensor. wie im Bild gezeigt, Diesen Sensor kann man als PT1-Glied betrachten, danach ist die Kompensitionsanteil, um die Verzögerung zu kompensieren. Danach soll das Messsignal diskretisiert und quantisiert. Aber wie kann ich diese zwei bausteine simulieren, wie kann ich die Diskretisierungszeitschritt und Diskretisierungszeitschritt bestimmen? wovon sind sie abhängig?

Zitat:

---

Zitat von mabaosheng

Danach soll das Messsignal diskretisiert und quantisiert. Aber wie kann ich diese zwei bausteine simulieren, wie kann ich die Diskretisierungszeitschritt und Diskretisierungszeitschritt bestimmen? wovon sind sie abhängig?

---

Ich bin jetzt nicht der Simulinkexperte, aber normalerweise werden diskrete Schritte mit einem "Sample and Hold"-Glied oder einfach durch diskrete Zeitschritte im Regler simuliert. Den Quantisierungsblock hast du, so wie es aussieht, schon selbst gefunden. Abhängig sind sie natürlich von der Hardware. Wird z.B. ein A/D-Wandler mit 10 Bit und einer Wandlungsrate von 10ms eingesetzt, dann sind diese Werte auch als Quantisierung und Diskretisierungszeitschritt einzutragen.

Mir scheint es so, dass die Komplexität dieser Regelung, das eines Hobbyprojekts weit überschreitet. Wäre es nicht einfacher, erstmal auf die Geschwindigkeitsregelschleife zu verzichten, wenn schon kein geeigneter Geschwindigkeitssensor zur Verfügung steht? Das würde doch die Sache wesentlich vereinfachen. Später kann man die Regelung immer noch erweitern, wenn sie nicht die gewünschte Performance aufweist.

Waste

Eigentlich ist das Projekt kein Hobbyprojekt, sondern meine Projektarbeit.

Die Geschwindigkeitsregelschleife brauche ich auf jeden Fall, deswegen kann ich darauf nicht verzichten. Geschwindigkeitssensor ist aber nicht so nötig, weil ich die Geschwindigkeit entweder vom Weg differenzieren oder von Beschleunigung integrieren kann. Der Unterschied dazwischen ist, dass das aus dem Weg differenzierte Geschwindigkeitssignal viel mehr Rauschsignal enthält, als das aus der Beschleunigung integriete Geschwindigkeitssignal. Deshalb ist die letzte genannte Methode viel besser als die erste. Dadurch kann man die Kaskadenregelung verbessern.

Die Simulation ist das Ziel von meinem Projekt. Ich simuliere die beiden verschiedenen Kaskadenregelung, einmal ohne Beschleunigungssensor(dann wird das Geschwindigkeitssignal aus dem Weg differenziert), einmal mit Beschleunigungssensor. Danach vergleiche ich die Ergebnisse.

Die Problematik mit dem Beschleunigungssensor könnte ein sich aufsummierender Fehler über der Zeit bei der Integration werden.

Andererseits kann man das störende Rauschsignal des durch Differenzierung gewonnenen Geschwindigkeitssignal mit einem Filter glätten. So weit ich mich erinnere, hast du da sogar schon ein Gättungsfilter vorgesehen.

Schön, dass du beide Möglichkieten simulierst und vergleichst. Ich bin auch an dem Ergebnis interessiert. Lass wieder von dir hören!

Noch ein Tipp: Bei der Ansteuerung eines Synchronmotors fällt automatisch eine Geschwindigkeitsinformation durch die Frequenz ab. Vielleicht kann man die verwenden?

Gruß Waste

Hi,
ich weiß ja nicht, wie lang deine simulation laufen soll, aber mit dem intigrieren wirst du nie über eine längere zeit eine richtige geschwindigkeit bekommen, da es zum drift kommt. die geschwindigkeit über differenzieung zu ermitteln ist besser, weil sich da der fehler nicht aufsummiert, sondern die geschwindigkeit sozusagen jedesmal neu berechnet wird, egal wie falsch sie davor war. dann bau einfach noch nen vernünftigen tiefpass ein, der dir das rauschen rausfiltert.
also wie gesagt die integrier methode funktioniert nur für kurz zeiten.
zur diskretisierung hat waste eigentlich schon alles gesagt.
mfg jeffrey

da fällt mir grad noch ein, wenn du die geschwindigkeit wissen willst, kannst du das auch über einen beobachtermachen, nachdem du sowieso schon ein modell hast. oder am besten baust du nen kalman-filter ein.
mfg jeffrey

völlig richtig. ich freue mich sehr, weil ihr mir so gute tipps gesagt. und ihr seit auch experten in diesem fachbereich.

ja, mit Integrieren gibt es immer drift, das problem habe ich auch entdeckt. und das soll auch beseitigt werden. (überigens, wieso gibt es diesen fehler, ist mir eigentlich noch nicht so klar. vielleicht könnt ihr mir einige hinweise dafür geben?).

es scheint so, dass es zur zeit keine perfekte methode gibt, die alle probleme lösen kann. Deswegen das ist auch eine frage, wie man den fehler von drift reduzieren kann. es klingt gut, oder besser, wenn man die vorteile von differenzieren und integrieren gleichzeitig bekommen und benutzen. ist das möglich? drift und rauschen sind ein paar widerstände, nicht? kann man überhaupt die beiden gleichzeitig reduzieren?

eigentlich, je kürzer die zeit ist, desto besser ist das durch integerien erhaltete Geschwindigkeitssignal. für differenzieren ist es umgekehrt.

über beobachtersstruktur, es geht dann um die zustandsregelung, das ist aber eine andere mothode. für mich, was ich machen soll, ist, die klassische kaskadenregelung zu verbessern, mit diesem beschleunigungssensor.

Hi,
meiner Meinmung nach, kannst du gegen Drift nix machen, außer bessere Sensoren zu nehmen. Der Drift kommt daher, dass integrieren ja ein aufsummieren ist, dein kleiner neuer Fehler also schon zum alten dazu addiert wird, so dass dein Gesammtfehler immer größer wird, daher nur für kurze Zeit praktikabel.
Ich denke immernoch, dass der Weg übers differenzieren besser ist, das Rauschen kannst du mit einem Tiefpassfilter wegbekommen, oder, indem du mehrere Messungen mittelst.
MfG Jeffrey

Zitat:

---

Zitat von mabaosheng

es scheint so, dass es zur zeit keine perfekte methode gibt, die alle probleme lösen kann. Deswegen das ist auch eine frage, wie man den fehler von drift reduzieren kann. es klingt gut, oder besser, wenn man die vorteile von differenzieren und integrieren gleichzeitig bekommen und benutzen. ist das möglich?

---

Ja, das geht. Man kann das differenzierte Positionssignal über einen Tiefpass gefiltert und das integrierte Beschleunigungssignal über einen Hochpass gefiltert zusammenfügen. So werden nur die guten Anteile zusammengeführt und die schädlichen herausgefiltert. Bei gleicher Grenzfrequenz ergibt das am Ausgang wieder ein exaktes Geschwindigkeitssignal.

Eine andere Möglichkeit ist, die Drift des integrierten Beschleunigungssignals mit Hilfe des differenzierten Positionssignals herauszuregeln oder in bestimmten Zeitabständen immer wieder zu korrigieren.

Waste

Hallo, über Driftkompensation habe ich nachgeschlagen und festgestellt, dass 'es kann neben der Beschleunigungsrückführung vorteilhaft eine verbesserte Geschwindigkeitsrückführung verwirklicht werden, da ein Geschwindigkeitssignal besserer Qualität durch Integration des Beschleunigungssignals als durch Differentiation des Lagesignals erzielbar ist. Dieses Geschwindigkeitssignal muss durch ein lagesignal gestützt werden, um eine Drift zu vermeiden. Dies kann durch eine Drift-Kompensation geschehen.' Das ist genau wie Waste gesagt.

die Vorteile von dieser methode ist klar, aber was mir nicht so klar ist, wie ich diese Driftkompensation verwirklichen kann, mit einem Beobachter oder?

die Drift des integrierten Beschleunigungssignals mit Hilfe des differenzierten Positionssignals herauszuregeln oder in bestimmten Zeitabständen immer wieder zu korrigieren. vielleicht noch ein bisschen tiefer oder ein bisschen ausführlicher?

hi,
den drift über das differenzieren der geschwindigkeit zu kompensieren ist sicher möglich. die einfachste möglichkeit ist wahrscheinlich z.b. alle 2s die geschwindigkeit durch differenzieren zu ermitteln, dabei mehrere messungen mitteln, wg dem rauschen, und diesen messwert dann als geschwindigkeit verwenden, und die nächsten 2s die geschwindigkeit durch integration zu ermitteln.
mfg jeffrey

Beide Signale über ein niederfrequentes Filter geben und dann vergleichen. Die Differenz entspricht der Drift. Jetzt braucht es nur noch kompensiert (Software) oder ausgeregelt (Hardware) werden.

Waste

Jetzt denke ich, dass ich einen Beobachter doch brauche, um die sogenannte Drift-Kompensation zu machen.

Die Struktur von Drift-Kompensation ist nach einem Artikel wie das Bilddatei gezeigt. Darin ist B(s) das gemessene Beschleunigungssignal, N(s) das Geschwindigkeitssignal, das durch Differentation aus dem Lagesignal berechnet wird und Nb(s) ist das zusammengesetzte Geschwindigkeitssignal.

Die Übertragungsfunktions-Beziehung kann abgeleitet werden zu
Nb(s) = H(s)*B(s)/s + L(s)*N(s)
mit H(s) = s*s/(s*s + b*s + a)
L(s) = (b*s + a) / (s*s + b*s + a)
Da H(s) die Form eines Hochpassfilters und L(s) die Form eines Tiefpassfilters hat, ergibt sich
Nb(s) = Hochpass * B(s)/s + Tiefpass * N(s)
Somit besteht die zusammengesetzte Geschwindigkeit aus 2 Teilen: im oberen Frequenzbereich dominiert der Geschwindigkeitsanteil, der durch Integration der Beschleunigung erhalten wird, und im unteren Frequenzbereich der Anteil, der durch Differentation der Lage erhalten wird. Es ist also der Gleichanteil des zusammengesetzten
Geschwindigkeitssignals durch das Geschwindigkeitssignal aus der Lage
bestimmt und der Drifteffekt eliminiert. Diese Drift-Kompensation ist ein System 2. Ordnung und kann durch eine Eck-Frequenz und einen Dämpfungsfaktor parametriert werden.

Eigentlich verstehe ich diese Drift-Kompensation noch nicht ganz. Das ist schon ein Beobachter oder? Und in dieser Struktur gibt es noch 2 Parameter: a und b. Mir ist noch nicht so klar, wie ich die 2 Paramter bestimmen kann.

Und noch eine Frage über die Drift und Offset. die beiden sind 2 Störgrößen für die Kaskadenregelung von Synchronmotor. Wenn ich mit Simulink die Kaskadenregelung simuliere, muß ich noch die beiden Störgrößen simulieren, oder? Wenn ja, dann kommt die Frage, wie. ist Offset gleich wie weißes Rauschen?

ich habe so viele Frage. Eigentlich, ich denke, dieses Projekt ist geeigneter für einen Elektroniker als für einen Maschinenbauer. Weil es um so viele Kenntnisse über Elektromotor geht.

Zitat:

---

Zitat von mabaosheng

Eigentlich verstehe ich diese Drift-Kompensation noch nicht ganz. Das ist schon ein Beobachter oder? Und in dieser Struktur gibt es noch 2 Parameter: a und b. Mir ist noch nicht so klar, wie ich die 2 Paramter bestimmen kann.

---

Im Prinzip ist jedes reproduzierte Geschwindigkeitssignal schon ein Beobachter, also auch schon dein differenziertes Lagesignal oder das integrierte Beschleunigungssignal.
Deine gefundene Schaltung ist eine Regelschleife, wobei der Transferfunktionsblock ein PI-Glied darstellt. Sowas hatte ich mir als Hardwarelösung vorgestellt. Das a in der Transferfunktion stellt den I-Anteil dar, das b den P-Anteil.
Anstelle des PI-Glieds kann auch ein P-Glied oder ein PT1-Glied oder ein Lag-Lead-Glied eingesetzt werden. Es kommt darauf an, um wieviel die Störungen unterdrückt werden sollen. Du kannst dir ja mit Matlab das Bodediagramm bei unterschiedlichen Filtern und Werten von a und b anzeigen lassen und dann entscheiden, ob die Störunterdrückung ausreicht.

Zitat:

---

Und noch eine Frage über die Drift und Offset. die beiden sind 2 Störgrößen für die Kaskadenregelung von Synchronmotor. Wenn ich mit Simulink die Kaskadenregelung simuliere, muß ich noch die beiden Störgrößen simulieren, oder? Wenn ja, dann kommt die Frage, wie. ist Offset gleich wie weißes Rauschen?

---

Offset ist eine Gleichspannung und eine Drift entsteht, wenn ein Offset am Eingang des Integrators vorhanden ist.

Zitat:

---

Eigentlich, ich denke, dieses Projekt ist geeigneter für einen Elektroniker als für einen Maschinenbauer. Weil es um so viele Kenntnisse über Elektromotor geht.

---

Solange es nicht in eine elektrische Schaltung umgesetzt werden muss, ist es noch reine Regelungstechnik. Das sollte auch noch ein Maschinenbauer können.

Mir kommt es so vor, dass du dich in immer kompliziertere Verfahren verstrickst, obwohl es einfacher gehen könnte. Ich nehme an, dass an dem Projekt mehrere arbeiten und die Aufgaben verteilt sind. Frag doch mal deinen Kollegen, der die Steuerung des Synchronmotors bearbeitet, ob er nicht das Frequenzsignal zur Verfügung stellen kann. Es entspricht nämlich der Geschwindigkeit.

Waste

Wieder eine Frage über die Drift und die Offset. Muß man die beiden Fehler gleichzeitig korrigieren oder nur die Offset, weil, ich denke, wenn es keinen Offsetfehler gibt, dann wirkt der Driftfehler überhaupt noch aus?
Softwarelösung für die Offset- und Amplitudenkorrektur habe ich ausgefunden. Aber darin gibt es keinen Teil für die Drift-Kompensation.

Da die Ursache für die Drift der Offset ist, reicht es den Offset zu korrigieren und genau das macht auch die Regelschleife in deinem letzten Bild.

Aber sag mal, was ist das für ein Projekt?
Ein Projekt während des Studiums oder verdienst du dir dein Geld damit?

Waste

Wenn ich damit Geld verdienen könnte, wäre es schön, aber leider das ist ein Projekt während meines Studiums, deswegen... :(
meinst du so, dass die Regelschleife in meinem letzten Bild für Offset-Korrektur ist, sondern nicht Drift-Kompensation?
Übrigens, Sind Sie Professor oder Dr.? Du weißt so viel über Regelungstechnik! Und über Elektromotor. Du bist ein echter Roboter Experte.

Baosheng Ma

In deiner Regelschleife wird die Drift am Ausgang des Integrators gemessen und über die Transferfunktion ein Korrekturwert für den Offset auf den Eingang gegeben. Da dies eine geschlossene Regelschleife ist, kann man Drift und Offset kann nicht mehr getrennt betrachten, beides wird korrigiert.

Ich bin weder Prof. noch Dr., bin Elektrotechnik Ing.

Waste

hi,
hast du mal ausprobiert, ob es nicht einfach reicht nur das differenzierte signal mit einem tiefpass zu filtern? damit solltze das rauschen rausfliegen, ich weiß allerdings nicht, wie schnell sich deine geschwindigkeit ändern kann. das rauschen muss dann halt deutlich hochfrequenter sein, als dein nutzsignal, weil du sonst wihtige informationen rausfilterst.
gute n8 jeffrey

Eigentlich ist die Tiefpassstruktur für das differenzeirte Signal schon in meiner Regelkreis. die Frage ist nicht, ob es reicht, nur das differenzierte signal mit einem tiefpass zu filtern, sondern ich muss die beiden Regelungsstruktur vergleichen, um zu wissen, wer hat welche Vorteile. Das ist eine meiner Aufgabenstellung.
übrigens, eine Frage über die sognannte Quantisierungseffekte. Sie geht um die A/D und D/A Wandlung, und meistens spielt die Abtasteit eine große Rolle. Wenn ich die Quantisierungseffekte von einer Regelkreis beurteilen möchte, worauf muß ich berücksichtigen?

Zitat:

---

Zitat von mabaosheng

übrigens, eine Frage über die sognannte Quantisierungseffekte. Sie geht um die A/D und D/A Wandlung, und meistens spielt die Abtasteit eine große Rolle. Wenn ich die Quantisierungseffekte von einer Regelkreis beurteilen möchte, worauf muß ich berücksichtigen?

---

Ja, die Abtastzeit kann einen Regelkreis instabil machen, der ohne Abtastung stabil wäre. Die Abtastzeit verursacht eine zusätzliche Phasendrehung, die den Phasenrand schmälert, darauf ist zu achten.

Waste

Hallo, ich bin wieder da und bringe etwas neues. der 1. Teil von meinem Projekt, nämlich, Kaskadenregelung, habe ich schon fertig gemacht und jetzt mache ich den 2. Teil, Regelung mithilfe eines Ferraris-Sensors. Es gibt immer welche Probleme. Aber trotzdem hoffe ich, dass ich das Projekt nicht mehr lange Zeit dauert.

Hallo, ich bin wieder da und bringe etwas neues. der 1. Teil von meinem Projekt, nämlich, Kaskadenregelung, habe ich schon fertig gemacht. die meisnten arbeit davon war eigentlich parametrierung von den Regler und noch einige Glättungsfilter. Das sind rein nach visuelle Verfahren. d.h. ich gebe Einheitssprung als einggangssignal dann überprüfe ich das ausgangssignal, wenn es das kriterium erfüllt, dann sind die parameter richtig, sonst wiederholung. der 2. und der 3. Teil von meinem projekt sind ähnlich wie der 1. Teil. nur die Regelkreisstrukturen sind unterschiedlich. dann kann ich solche verschiedene regelungsaufbau vergleichen. jetzt mache ich den 2. Teil, Regelung mithilfe eines Ferraris-Sensors. Es gibt immer irgendwelche Probleme. Aber trotzdem hoffe ich, dass das Projekt nicht mehr lange Zeit dauert.
anschließend möchte ich wieder Frage stellen, und zwar, über drift-kompensation, damals habe ich euch eine beobachtersregelschleife für drift-kompensation gezeigt. die ist notwendig für die korrektur des geschwindigkeitssignal und hat schon 2 unbekannte parameter. aber bei der parametrierung von den regler muss schon zuvor die beiden parameter bestimmen, oder? sonst kann ich die reglerparameter von den kaskdenregelung nicht festlegen. oder hat jemand andere idee?

Also irgenwie fehlt mir jetzt der Überblick, zumal du auch noch die alten Bilder gelöscht hast. Wie ist denn der Stand? Die Drift-Kompensation hatten wir schon diskutiert. Funktioniert die noch nicht?

Es gab doch anstatt dem Ferraris-Sensor in Teil 2 auch schon ein Beschleunigungssignal in Teil 1. Wenn der 1.Teil funktioniert, dann braucht doch nur der Sensor getauscht zu werden und die Reglerparameter an den neuen Sensor angeglichen werden.

Um dir weiter helfen zu können, brauche ich mehr Informationen, am besten mit Signalflussplan.

Waste

Hallo, Waste, anbei sind die Bilddateien von dem Teil 1. Am Ende sind 3 Bilder zum Drift-Kompensation.
beim 1.ten Teil habe ich die Reglerparameter und Filterparameter von konventinaler Kaskadenregelung festgelegt. In dieser regelkreis wird das Geschwindigkeitssignal durch differentiation von dem Lagesignal bekommen. das beschleunigungssignal wird nicht benutzt. in dem 2.ten Teil wird das Ferraris sensor benutzt, um das geschwindigkeitssignal aus beschleunigungssignal durch integration zu erfassen. und das driftfehler wird nicht kompensiert. zum 3.ten teil wird ein Beobachter eingefügt, um den driftfehler zu beseitigen.
jedesmal werden die reglerparamer und filterparameter neu eingestellt. um den regelkreis zu optimieren. aber wie ich letztes mal schon gesagt habe, der beobachter hat schon 2 unbekannte parameter. die müssen aber zuvor bestimmt. ist das widerspruch?

In diesem regelkreis wird der drifteffekt als weißes rauschen simuliert. ich vermute, dieser effekt hängt wesentlich von dem sensor ab. wenn der sensor eine gute qualität hat, dann ist das messrauschen weniger, sonst umgekehrt. aber das weißes rauschen hat 2 parameter, noise power und sample time. ich weiß nicht genau, was für Zahlenwerten ich die beiden einstellen soll. ich denke, auf die realität muss berücksitigt werden. noise power darf stimmt nicht zu hoch sein, oder?

hi,
noise power ist die amplutude des rauschens, wenn ich mich nicht täusche, ich glaub mit sample time wird die höchste vorkommendee frequenz festgelegt, bin ich mir aber nicht sicher.
mfg jeffrey

Hallo mabaosheng,

mit weißem Rauschen kann man keine Drift simulieren. Weißes Rauschen hat gleichverteilte Spektralanteile und keinen Gleichanteil.

Eine Drift entsteht durch Offset am Eingang eines Integrators. Den Offset simuliert man mit einem kleinen Gleichanteil.

Welche 2 unbekannten Parameter meinst du? Die vom weißen Rauschen oder andere?

Waste

ich meine die 2 unbekannte parameter von dem PI-Beobachter, für mich ich brauche den Teilbeobachter. der hat eine proportinalverstärkung und einen integralanteil. die beiden parameter muss ich zuerst bestimmen, dann füge ich den beobachter in den geschwindigkeitsregelkreis ein, dann bestimme ich die anderen parameter wie die von PI geschwindigkeitsregler, p positionsregler und noch die von den glättungsfilter. bin ich soweit richtig?

Im Prinzip sollte die Regelschleife mit Beobachter mit den gleichen Parametern funktionieren wie ohne Beobachter. Ein richtig dimensionierter Beobachter sollte die Dynamik eines Regelkreises nicht verschlechtern.

Der Sinn und Zweck dieses Beobachters ist ja, die hochfrequenten Störungen von dem differenzierten Positionssignal zu dämpfen und den Gleichanteil von dem integrierten Beschleunigungssignal herauszufiltern. Wie du selbst schon beschrieben hast, kann das die Schaltung.

Zitat:

---

Die Struktur von Drift-Kompensation ist nach einem Artikel wie das Bilddatei gezeigt. Darin ist B(s) das gemessene Beschleunigungssignal, N(s) das Geschwindigkeitssignal, das durch Differentation aus dem Lagesignal berechnet wird und Nb(s) ist das zusammengesetzte Geschwindigkeitssignal.

Die Übertragungsfunktions-Beziehung kann abgeleitet werden zu
Nb(s) = H(s)*B(s)/s + L(s)*N(s)
mit H(s) = s*s/(s*s + b*s + a)
L(s) = (b*s + a) / (s*s + b*s + a)
Da H(s) die Form eines Hochpassfilters und L(s) die Form eines Tiefpassfilters hat, ergibt sich
Nb(s) = Hochpass * B(s)/s + Tiefpass * N(s)
Somit besteht die zusammengesetzte Geschwindigkeit aus 2 Teilen: im oberen Frequenzbereich dominiert der Geschwindigkeitsanteil, der durch Integration der Beschleunigung erhalten wird, und im unteren Frequenzbereich der Anteil, der durch Differentation der Lage erhalten wird. Es ist also der Gleichanteil des zusammengesetzten Geschwindigkeitssignals durch das Geschwindigkeitssignal aus der Lage bestimmt und der Drifteffekt eliminiert. Diese Drift-Kompensation ist ein System 2. Ordnung und kann durch eine Eck-Frequenz und einen Dämpfungsfaktor parametriert werden.

---

Die Grenzfrequenz des Hochpass- und des Tiefpassfilters sind identisch, weil sich nach Zusammenführung der beiden Signale (Addition) ein Übertragungsmaß von 1 ergibt (ebener Frequenzgang). Das PI-Glied (b*s+a)/s wird nun so dimensioniert, dass sich eine Grenzfrequenz ergibt, bei der die Störungen von dem differenzierten Positionssignal durch den Tiefpass ausreichend gefiltert werden und der Offset des integrierten Beschleunigungssignals durch den Hochpass beseitigt wird. In deinem Fall ist der Freiheitsgrad sehr groß, weil jeder Hochpass einen Gleichanteil herausfiltert, egal welche Grenzfrequenz er hat. Man braucht sich also nur um ausreichende Dämpfung der Störungen bei dem Tiefpass kümmern. Wie die bei deinem Beobachter sein soll, kann ich nicht sagen, weil ich die Störungen nicht kenne, das musst du selbst wissen. Zu tief sollte die Grenzfrequenz aber auch nicht sein, da die Schaltung beim Einschalten auch einschwingen muss und das sollte auch nicht ewig dauern.

Ich habe einmal beispielhaft das PI-Glied für eine Grenzfrequenz von 10Hz bestimmt. Da wäre a=1000 und b=60. Der Frequenzgang des Hoch- und Tiefpass ist als Bild angehängt. Die schwarze Kurve ist der Tiefpass, die blaue der Hochpass. In dem Fall ergibt sich eine Dämpfung von 20dB für Störungen bei 100Hz und 40dB bei 1kHz usw. Soll die Tiefpassfilterflanke steiler sein, dann kann anstatt des PI-Glieds ein PT1-Glied verwendet werden, da wäre die Steigung dann 40dB/Dekade anstatt 20dB/Dekade.

Waste

P.S.: Jetzt sind deine angehängten Bilder schon wieder weg, sind die so geheim.

also, über die drift. die kommt aus dem beschleunigungssensor. den senor kann man als ein PI-glied annähren. dann unmittelbar nach diesem PI-glied gebe ich ein weißes rauschen als die strörung des offsetes. danach geht das verrauschte beschleunigungssignal einen integierer durch. ich denke, so bestehendes geschwindigkeitssignal kann ich vielleicht als ein signal mit drift verstehen. wie das bild gezeigt. ich denke, die beiden parameter von dem weißen rauschen kann ich als die qualität des beschleunigungssensor verstehen. je besser eine qualität der sensor hat, desto weniger beeinfluß hat das weiße rauschen auf das signal. bis jetzt habe ich die drift so verstanden.

Die Drift ist eine langsame, meist kontinuierliche Änderung eines Signals, vergleichbar einer Uhr die falsch geht. Da ist ein Rauschsignal die falsche Quelle zur Simulation.

Ersetz in deinem Signalflussplan den Block "Band-Limited White Noise" durch eine Konstante mit z.B. 0.01 oder kleiner, dann hast du den richtigen Drifteffekt. Die beiden Ausgänge der Integratoren sollten dann auseinander driften.

Waste