Geschwindigkeitsreglung PI Regler

[ranke]

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.

[wkrug]

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.

[michi*]

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.


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

[021aet04]

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

[michi*]

Heute ist mein arduino Board angekommen, habt ihr evtl eine Empfehlung für einen 5V Sensor ? Ich finde bis jetzt nichts passendes.

Frohe Fest Tag
Michi

[deko]

Was spricht gegen eine IR-LED und einen Fototransistor am ICP-Pin des AVR?

Die Led bringst du so an das das Licht durch das Loch des Rades fällt.
Der Transistor schaltet dann den ICP-Pin nach Masse, Pullup Widerstand nicht vergessen.

So kommst du schon mal auf die Drehzahl... und günstiger gehts nicht --> 50ct