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Thema: Geschwindigkeitsreglung PI Regler

Hybrid-Darstellung

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  1. #1
    Hi
    Ich werde gleich mal den Beitrag im RN-Wissen durcharbeiten. Ich dachte der I Anteil hilft mir dabei, dass wenn die Nenngeschwindigkeit erreicht ist diese Gehalten wird.
    Mein " Wunsch" ist ja soweit denke ich klar, leider weiß ich noch nicht welche Messung ich hierzu vornehmen sollte.

    Vielen Dank für die Antworten!
    Michi

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    ... Ich dachte der I Anteil hilft mir dabei, dass ... die Nenngeschwindigkeit ... Gehalten wird ...
    Dazu tragen alle Anteile bei. Der I-Anteil sollte übrigens in einem Band um den Sollwert herum abgeschaltet werden, um ein ständiges Zittern möglichst zu verhindern.

    ... leider weiß ich noch nicht welche Messung ich hierzu vornehmen sollte ...
    Ich habe bei der Ausarbeitung der Regelung zu meinem MiniD0 hier über erste Messungen berichtet. Das geht dann im Thread weiter bis über dieses Posting hinaus.
    Ciao sagt der JoeamBerg

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von wkrug
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    Wenn bei deiner Seilwinde Zahnräder verwendet werden, kannst Du als Drehzahlnehmer Zahnrad ( Geartooth ) Sensoren verwenden, wie sie z.B. im Auto als ABS Sensoren verwendet werden.

    Ich meine eine P-Regelung sollte für deine Aufgabe eigentlich ausreichend sein, weil 1/2 Stundenkilometer hin oder her wird wohl hier nichts ausmachen.
    Wenn die Sollwert Abweichung dann doch zu groß ist, kannst Du immer noch einen I-Anteil dazu mischen.

    Die Parameter für die Regelung wirst Du wohl nur experimentell ermitteln können und vermutlich wird es je nach Lastzustand ein Kompromiss sein müssen ( Wechselnde Lasten bei unterschiedlichen Stunt's ) .

    Ich würde so eine Regeelung mit einem Controller machen, weil man hier die Regelparameter ohne Austausch von Bauteilen ändern kann.
    Alle größeren Controller unterstützen die Möglichkeit eines Bootloaders. Damit ließen sich die geänderten Quelldateien problemlos auf den Controller übertragen.
    Ich würde da die serielle Schnittstelle verwenden.
    Zudem kannst Du über diese Schnittstelle die aktuellen Drehzahldaten ( + Leistungseinstellung +... ) zum Laptop übertragen lassen und somit den Antrieb optimieren.
    Wenn die Datenübertragung keine zu hohe Bitrate hat, sollten somit um die 20m Abstand zwischen Regelung und Laptop möglich sein.

    Ob Du zum Anfahren eine " Rampe " brauchst, oder ob da gleich mit Vollast angezogen werden darf solltest Du eigentlich jetzt schon aus der Praxis wissen.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Ich dachte der I Anteil hilft mir dabei, dass wenn die Nenngeschwindigkeit erreicht ist diese Gehalten wird.
    Der I-Anteil hilft die bei einem P-Regler unvermeidliche bleibende Sollwertabweichung zu minimieren. Bleibende Sollwertabweichung bedeutet, dass die tatsächlich durch den P-Regler erzielte Geschwindigkeit leicht von dem Wasserwiderstand abhängt. Muss die Winde stark ziehen, dann kommt sie z.B. nur auf 29,9 km/h, geht es leicht, dann zieht sie mit 30,1 km/h, jeweils bei Sollwert 30 km/h. Dieses Verhalten kann mit dem I-Anteil insofern verhindert werden, dass der Regler, wenn er über eine längere Zeit so eine Abweichung feststellt entsprechend nachregelt, so dass nach einer längeren konstanten Zugstrecke tatsächlich auf den Sollwert geregelt wird. Ich glaube aber, dass man das für diese Anwendung nicht braucht.
    Da hier eine Geschwindigkeit mit einer Zugkraft geregelt wird (die Regelstrecke hat also integrierendes Verhalten), wird man die Regelverstärkung des P-reglers ziemlich hoch machen können, ohne dass der Regler instabil wird. Damit wird die bleibende Sollwertabweichung automatisch klein. Aus dieser Überlegung kam mein Vorschlag mit dem P-Regler (der PI-Regler bringt auch einige Probleme mit sich, wie der oberallgeier schon angedeutet hat).

    Wenn bei deiner Seilwinde Zahnräder verwendet werden, kannst Du als Drehzahlnehmer Zahnrad ( Geartooth ) Sensoren verwenden, wie sie z.B. im Auto als ABS Sensoren verwendet werden.
    Das gerade geht nicht, weil die Seilwinde keinen konstanten Wickeldurchmesser hat. Man müsste schon direkt am Seil eine Rolle mitlaufen lassen oder ein anderes Meßprinzip finden. Um ein Rutschen des Seils zur Meßrolle sicher zu verhindern wäre es günstig das Seil einmal um die Meßrolle zu schlagen. Selbst hier wird es kritisch, wenn man das Seil nicht ständig auf Zug hält (zum Beispiel beim Ausgeben des Seils, oder wenn der Boarder ausläßt). Allenfalls für die Endabschaltung könnte ich mir vorstellen, dass man die Umdrehungen der Wickelrolle zählt.

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von wkrug
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    Das gerade geht nicht, weil die Seilwinde keinen konstanten Wickeldurchmesser hat.
    Das kann nur michi beantworten.
    Die Bilder von den Wasser Ski Winden die ich bis jetzt gesehen habe, werden über einen Rundkurs geführt - ähnlich wie eine Seilbahn.
    Notfalls könnte man eine federbelastete Rolle am Seil anbringen, die einen wie auch immer gearteten Drehzahlsensor antreibt.

  6. #6
    Wow, erstmal Danke für die Vielen Antworten und Hilfestellungen

    Hier ein Bild der schon funktionierende Seilwinde mit dem Benzin Motor. Mit der klassichen Wasserskiseilbahn hat dies weniger zu tun.
    Es geht viel mehr darum, an außergewöhnlichen und unüblichen Stellen zu fahren.
    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	winch_benzin.jpg
Hits:	19
Größe:	89,3 KB
ID:	23991

    Bis jetzt war es so, dass bei jeder Seilwinde die gebaut wurde ein Bezinmotor verwendet wurde und dieser von Hand gesteuert wird. Ich dachte mir man könnte jetzt bei der Elektro version die Vorteile des Elektromotors
    nutzen und eine solche Reglung versuchen, ob es klappt werde ich ja dann sehen
    Fest steht das man momentan durchaus merkt, wenn sich die Spule immer weiter aufwickelt. Man kann dies zwar mit einem geübten Auge ausgleichen, trotzdem ist es beim fahren Spürbar.

    Deswegen ist es denke ich wichtig die Geschwindigkeit direkt am Seil zu messen. Hierzu dachte ich an eine Rolle die vom Seil angetrieben wird. Mit 2 Bohrungen versehen, damit ich dann mit einem
    Kapazitiven oder induktiven Sensor die Umdrehungen der Rolle erfassen kann.
    Bei einem Durchmesser von 40mm wären das denke ich knapp 140 Impulse pro Sekunde ( Die meisten Sensoren die ich bis jetzt gesehen habe konnten über 500Hz, ich denke das sollte für den Sensor kein Problem sein).
    Den genauen mechanichen Aufbau schau ich mir dann noch genauer an, wenn ich weiß wie die elektrische Umsetzung
    aussehen sollte.

    Ich werde mich also jetzt erstmal an dem P Regler halten und testen. Wenn nötig, kann ich ja immernoch von diesem Stand weiter programmieren und versuchen.

    Ihr habt ein fertigen Controller mit Bootloader empohlen. Wäre ein Arduino Board dieser Aufgabe gewachsen?
    Von der Hardware bräuchte ich also dieses Arduino Board und einen passenden Sensor. ( Evtl einen 2ten um die Umdrehungszahl der Winde zu überwachen und die Auto Stop funktion sicher umzusetzen)

    Danke für eure Hilfe

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von 021aet04
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    Von der Rechenleistung würde ein Arduino reichen. Du musst aber darauf achten das die µCs (auch der Arduino ist einer) mit max. 5V betrieben werden darf (je nach Typ). Wenn du einen Sensor mit mehr als 5V an den Eingang anschließt wird dieser zerstört (z.B. induktiver Näherungssensor).

    MfG Hannes

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