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Model eines Hydraulikzylinders erstellen |
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| godi |
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Verfasst am: 16.09.2012, 11:29
Titel: Model eines Hydraulikzylinders erstellen
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Hallo,
ich möchte gerne in Simulink ein Modell eines Hydraulikzylinders bzw Zylinder + proportional Ventil erstellen.
Zur Verfügung steht mir ein echtes Modell bei dem ich die Position des Zylinders, Systemdruck, Druck A und B messen kann.
An dem echten Modell habe ich auch schon ein paar Messungen durchgeführt wie beschleunigtes ausfahren/einfahren, verlangsamendes ausfahren/einfahren, Sprungantworten des Zylinders bei verschiedenen Spannungen am proportional Ventil.
Jetzt würde ich gerne ein Modell in Simulink erstellen, bei dem ich die Ventilspannung vorgeben kann und mir daraus die Position des Zylinders berechnet wird.
Ist dies möglich, bzw wie kann ich das umsetzten?
Leider fehlt mir irgendwie total der Ansatz dazu.
Im Anhang habe ich noch die mitgeloggten Daten der Testversuche und ein m File das ein paar Plots von den Versuchen macht.
godi
| Beschreibung: |
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Download |
| Dateiname: |
Testdaten.zip |
| Dateigröße: |
750.96 KB |
| Heruntergeladen: |
828 mal |
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| RightHandPlane |
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Verfasst am: 18.09.2012, 16:22
Titel:
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Hallo godi,
vorab möchte ich mich bei meinem guten Freund bedanken, der mich beim Deutsch-Schreiben tatkräftig unterstützt hat, da mein Deutsch nicht das Beste ist. Ich lebe in USA und habe mich gestern Abend mit Deiner Anwendung beschäftigt. Das Schreiben dieses Textes hat länger gedauert als der eigentliche technische Teil. 
Du hast sehr sauber gearbeitet! Die Plots und Skripte sind übersichtlich und leicht verständlich.
Zu Deiner Problemstellung: Ein tiefgehendes physikalisches Modell wird dir so schnell niemand geben können. Was aber zügig umsetzbar ist, sind Modelle aus Messdaten deines Systems. Anbei ein einfaches physikalisches Modell (u= Spannung; y=Position; in Screenshot HydSys_model.png) und Aussagen zu einem Regler (PID-T1 mit Sollwertfilter und Messfilter in Screenshot HydSys_basicControl.png), die ich mit ecICP gemacht habe.
Wichtig sind folgende Hinweise zu Modell und Regler:
1. Verwendete Messdaten zur Systemidentifikation und Reglerauslegung in ecICP: Zeitraum 71.33 Sekunden bis 72 Sekunden aus deinen Messdaten. Hafteffekt wurde nicht mit modelliert. Dieser Bereich wurde genommen, da hier eine leichte Schwingung bei Spannungs-Sprung-hoch im Positionssignal sichtbar war. Betrachtet wurden Eingangsspannung und Position.
2. Das physikalische Modell beschreibt das Übertragungsverhalten von Spannung auf Position, wie gewünscht. Tiefergehende Effekte (Ölfeder, Ventil, etc.) werden nicht im Detail modelliert.
3. Das System weist eine Haftreibung (von Dir als Hysterese bezeichnet) auf. Zudem hast Du eine Schwingung bei ca. 7Hz. Wichtig bei der Modellerstellung ist die Trennung von Linearen Dynamischen Anteilen und Nichtlinearen Anteilen (Haftreibung). Daher beschreibt das Modell das Verhalten NACH dem Losbrechen. Die Haftreibung musst Du dir um das hier beiliegende Modell herumbauen.
4. Bei einem schwingenden System, das zudem integrierend ist, weitere Verzögerungen und auch ein bisschen Totzeit enthält, kannst du mit einem normalen PID-T1 Regler nur begrenzt qualitativ hochwertige Ergebnisse erzielen (Ausregelzeiten kleiner 1,5 Sekunden bei Störungen nicht möglich, wenn der Anspruch an die Regelkreisdynamik hoch ist).
5. Das Führungsverhalten musst du mit einer Vorsteuerung in den Griff bekommen. Auch hier gilt, mit einem Filter 2. Ordnung sindEinregelzeiten kleiner 1,5 Sekunden nicht möglich, wenn wie üblich Störungen auftreten.
6. Um das Rauschen sinnvoll zu behandeln, ist ein Messfilter notwendig. Dieses Filter findest Du im Screenshot rechts neben dem Sollwertfilter. Wenn Du die Ergebnisse von ecICP verifizieren willst, musst Du Modell, Regler, Sollwertfilter und Messfilter komplett übernehmen! Werden Teile weggelassen, stimmt die Parametrierung nicht mehr.
7. Willst Du eine schnellere Positionierung mit hoher Qualität, musst du Regler höherer Ordnung einsetzen (z.B. realisierbar mit ecCST).
Probier mal Modell, Regler Sollwertfilter und Messfilter aus, ob das passt.
In einem weiteren Schritt kannst Du Dir dann Gedanken machen, wie Du einen schnelleren Regler einsetzen kannst. Bei Fragen hierzu, gib einfach Bescheid.
Viel Spass,
-RHP
| Beschreibung: |
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Download |
| Dateiname: |
HydSys_basicControl.png |
| Dateigröße: |
63.32 KB |
| Heruntergeladen: |
1572 mal |
| Beschreibung: |
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Download |
| Dateiname: |
HydSys_model.png |
| Dateigröße: |
162.69 KB |
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| godi |
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Verfasst am: 18.09.2012, 16:47
Titel:
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Wow, vielen vielen Dank für die ausführliche Antwort!
Ich werde versuchen, dass ich das in Simulink umsetzen kann.
Wenn ich ein Ergebnis habe dann werde ich es hier Posten oder bei Fragen melde ich mich wieder.
Leider hat dieses Projekt gerade nicht oberste Priorität deshalb kann es sein dass es ein wenig länger dauert. 
LG,
godi
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| godi |
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Verfasst am: 19.09.2012, 11:37
Titel:
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So jetzt habe ich doch noch herumprobiert.
Ich habe das Modell erstellt und mit den Ursprünglichen Daten verglichen.
So ungefähr habe ich mit händischer Nachjustierung ein Ergebnis erhalten. (siehe Simulink Model)
Den Regler habe ich auch noch kurz ausgetestet und ein wenig herumprobiert. (siehe Simulink Regelung)
Vielleicht hat ja jemand noch Ideen wie man das Modell verbessern könnte!
LG,
Godi
| Beschreibung: |
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Download |
| Dateiname: |
Model Regelung.zip |
| Dateigröße: |
767.67 KB |
| Heruntergeladen: |
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| RightHandPlane |
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Verfasst am: 24.09.2012, 12:54
Titel:
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Hab mir deine Aenderungen angesehen: ich verstehe nicht, auf welcher Grundlage die Anpassungen durchgefuehrt wurden. Gibt es noch andere Messungen? Wie sind deine Zahlen entstanden? Bei mir, ausschliesslich auf Basis deiner Messdaten.
Um bessere Ergebnisse zu bekommen, sollten nochmals Anregungen durchgefuehrt werden, die die Hysterese (Hafteffekt) beruecksichtigen. D.h. Man sollte den Zylinder in Bewegung versetzen (z.B. mit 2.2 Volt), warten bis die Bewegung mit nahezu konstanter Geschwindigkeit erfolgt und dann einen Sprung auf die Spannung geben (z.B. von 2.2V auf 2.5V oder 2.2V auf 2.8V), es muss sich natuerlich eine Geschwindigkeitsaenderung ergeben; nicht Anschlag, wir wollen doch auch spaeter fein regeln). Alle relevanten Daten aufzeichnen und posten. Denn: je besser die Messdaten sind, desto praeziser sind Modell und Regler, die ich posten koennte.
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