Digitale P-Regelung einer Motorstrecke

Digitale P-Regelung einer Motorstrecke

Problembeschreibung
Schriftliche Problemlösung
Technische Aspekte zur Problemlösung
Grafische Problemlösung
Ausblicke
Informationen zum Thema
Schülerprojektdokumentationen <= vorheriges Projekt Motorsteuerung mit PWM

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Problembeschreibung

Entwicklung eines Regelalgorithmus mit "echtem" P-Verhalten.

In einem ersten Schritt soll das "Hochfahrverhalten" beeinflusst werden.
Die Motorstrecke wird mit Kp = 3 angefahren. Welcher Zeitgewinn bis zur Erreichung der Nenngeschwindigkeit ist festzustellen?

Erst in einem weiteren und späteren Schritt soll das Störverhalten analysiert werden.
Die Last an der Motorstrecke verändert sich. Wie reagiert der zuvor konfigurierte digitale P-Regler?

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Schriftliche Problemlösung

Ein Lösungsansatz von Christoph G.

P-Regler allgemein: Nebenstehendes Struktogramm zeigt eine digitale P-Reglung die jedoch nur an einem Motor funktioniert, der sich über den gesamten Drehzahlbereich regeln lässt. Also von 0 U/min (0) bis 2400 U/min (1023). Ist die Drehzahl höher als der Sollwert, so wird das y-Signal nicht umgekehrt. Stattdessen wird der Wert 0 an die PWM abgegeben. Das Einregeln funktioniert also nur in positiver Richtung. Eingangsvariablen: ENABLE = Ein / Aus SW = Sollwert „W“ (0..1023) IW = Istwert „X“ (0..1023) Ausgangsvariable: Y = Stellgröße (0..1023)
P-Regler LEGO-Motor: Weil das Losbrechmoment unseres LEGO-Motors erst bei einer PWM-Einstellung von 614 erreicht wird, kann im Gegensatz zum oben genannten Motor nur von 900 U/min bis 2400 U/min geregelt werden. Das errechnete Stellsignal muss also mit einem Offsetwert von 614 an die PWM weitergegeben werden. Struktogramm bzw. PAP für LEGO-Motor noch in Arbeit!!
Download (.doc)

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Technische Aspekte zur Problemlösung

Vorgaben:

=> Lochscheibe mit nunmehr 12 Bohrungen!

=> Betrieb nur möglich bei einer 60 - 100 %-PMW-Ansteuerung (Spannung 10 V)

=> Maximalgeschwindigkeit 2400 U/min bei 100 % PWM

=> Nenngeschwindigkeit 1600 U/min bei 85 % PWM

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Grafische Problemlösung - der Programmablaufplan

PAP 2 Punkt - Regler Teil 1 (.ddd) (.pdf)

PAP 2 Punkt - Regler Teil 2 (.ddd) (.pdf)

Klassen D. und Staudt K. 19.09.2007

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Hier der Programmablaufplan zum aktuellen Projekt Digitale P - Regelung! (.pdf)

Klassen D. und Staudt K. 23.01.2008

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Umsetzung in den Quelltext

Hier wurde mit einem 2 Punkt - Regler gearbeitet.
Bei diesem Verfahren wird der Motor mit Umax ( 12 V ) bzw. Umin ( 0 V ) angesteuert, wodurch ein starkes Überschwingen der Drehzahl entsteht. Hierbei wird der Motor mit voller Spannung gestartet ( Hoher Anlaufstrom )

In diesem Beispiel wurde der PWM - Vergleichswert mit kleinen Schritten an den Sollwert angenähert!
Dadurch wurde das Überschwingen etwas gedämpft! Bei diesem Verfahren benötigt der Anlauf auf volle Drehzahl 5 Sekunden.

Klassen D. und Staudt K. 19.09.2007

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Hier gibts den Quelltext zur Digitalen P-Reglung. Dieser Quelltext wurde streng nach dem Struktogramm von Herr Groß entwickelt. ( Vernetztes Wissen !!! )

Klassen D. und Staudt K. 16.01.2008

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Informationen zum Thema

Hier (.doc) sehen Sie den Regelkreis, auf das Projekt bezogen!