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Regelung eines PT1-Systems mit Totzone mit einem PI-Regler |
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Verfasst am: 12.12.2012, 19:22
Titel: Regelung eines PT1-Systems mit Totzone mit einem PI-Regler
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Hallo zusammen, bin ganz neu hier im Forum und muss mich gleich mal an die Wissenden hier wenden. Folgendes Problem:
Ich möchte eine PT1-System mit einem PI-Regler regeln. Zur Identifizierung der Strecke habe ich die Stellgröße u sprungförmig gesteigert und die Antwort der Regelgröße x aufgezeichnet. Ergebnis: Regelgröße zeigt erst ab bestimmtem Wert u1 der Stellgröße eine Reaktion, unterhalb dieses Werts behält meine Regelgröße den Wert 0. Ist u1 überschritten, zeigt das System das Verhalten eines PT1-Gliedes. In Simulink habe ich nun einfach vom Reglerausgang den Wert u1 abgezogen und dann durch den Saturation-Block den Wert auf positive Werte begrenzt, damit keine negative Größen auf meine Regelstrecke ausgegeben werden. Ist dies OK? Und wie stelle ich das im Blockschaltbild des Regelkreises dar? Eine Begrenzung der Stellgröße u liegt ja nicht vor, ich kann auf die reale Strecke jeglichen Wert von u ausgeben, nur zeigt das System nur für u1<u<u2 eine Reaktion, bei u2 steht die Regelgröße auf 100%.
Ich hoffe ich habe mich halbwegs verständlich ausgedrückt! Wäre euch wirklich um jede Hilfe dankbar!!!
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| controlnix |
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Verfasst am: 13.12.2012, 09:49
Titel:
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So wie Du das Systemverhalten beschreibst würde ich u1 auf den Reglerausgang draufaddieren und nicht substrahieren. Ansonsten Begrenzung nach oben auf u2, nach unten auf 0. Und: Integrator-Windup verhindern!
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| winterueberbruecker |
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Verfasst am: 14.12.2012, 09:45
Titel:
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Danke für Deine schnelle Antwort!
Wenn ich u1 aber draufaddiere, hat dies doch zur Folge, dass bereits bei Regelerausgang u=0 meine Regelstrecke eine Reaktion zeigt, was ja nicht der Realität entspricht. Durch Subtrahieren von u1 erreiche ich dagegen doch, dass erst bei u>u1 positive Werte auf meine Strecke ausgegeben werden und das System somit eine Reaktion zeigt, oder irre ich mich da?
Mal ne Grundlagen-Frage: Wie siehst Du das: Handelt es sich um eine Stellgrößenbeschränkung oder ist das beschriebene Verhalten Eigenschaft der Regelstrecke, sprich würde in meinem Fall das Subtrahieren von u1 und die Begrenzung auf positive u-Werte zusammen mit dem PT1-Glied meine Strecke bilden?
Zum Wind-Up-Effekt: Ich begrenze den Wert von u auf 0 bis u2 und variiere meine Regelgröße im Bereich 10%...100%. Somit dürfte ich doch keine Wind-Up-Probleme bekommen, da ich weder nach unten noch nach oben den linearen Regelbereich verlasse?!
Wäre wirklich sehr nett von Dir oder sonst jemanden, wenn Du/Ihr mir nochmal helfen könntet! DANKE!!!
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| controlnix |
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Verfasst am: 14.12.2012, 18:02
Titel:
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Zum Thema "addieren oder subtrahieren": Wenn ich Deine erste Beschreibung richtig verstanden habe, ist es so, dass am Systemausgang keine Reaktion feststellbar ist, solange u<u1. D.h. wenn u etwas groesser wird als u1, dann tut sich erst etwas. Und dieses "etwas" ist gemäß Deiner Erläuterung eine PT1-Dynamik. Wenn dem so ist, dann ist "addieren" angesagt (so wie ich geschrieben habe), denn: wenn der Regler ein kleines positives Signal ausgibt, soll das doch auch Wirkung zeigen. Bei Reglerausgang = 0, soll nichts passieren, also u1 nur addieren, wenn der Reglerausgang u > 0 (noch nicht bei 0). Selbstverständlich kann man da auch ein kleines Totband einbauen.
Zum Thema "Reglerbegrenzung und Windup": Begrenzen des Reglerausgangs eines PI-Reglers ist nur ein Teil der Wahrheit. Behandlung des Integrators im Sinne einer "Windup-Protection" ist ebenfalls und zusätzlich erforderlich, sonst lädt sich der Integrator im Begrenzungsfall immer weiter auf.
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| winterueberbruecker |
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Verfasst am: 15.12.2012, 10:40
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Jetzt habe ich verstanden worauf Du hinaus willst. Wie würdest Du das im Blockschaltbild des Regelkreises darstellen? Würdest Du die Subtraktion und die Begrenzung zwischen PI-Regler-Block und PT1-Glied mit aufnehmen?
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| controlnix |
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Verfasst am: 16.12.2012, 15:21
Titel:
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Im beigefügten Simulink-Modell ist die von Dir angefragte Anwendung realisiert: PT1-Modell mit Eingangs-Nichtlinearität, PI-Regler mit Sollwertfilter, Überwindung der Anpsrechschwelle, Ausgangsbegrenzung und Windup-Protection. Ich denke, damit sind die meisten (wenn nicht gar alle) Deine Fragen beantwortet. Vielleicht hilft's auch anderen.
| Beschreibung: |
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Download |
| Dateiname: |
pt1_pi.mdl |
| Dateigröße: |
36.48 KB |
| Heruntergeladen: |
1101 mal |
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| winterueberbruecker |
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Verfasst am: 16.12.2012, 18:42
Titel:
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DANKE DIR!!! Das nenne ich mal ne konkrete und kompetente Hilfe! Tausend Dank!!!
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| Melissa |
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Verfasst am: 08.01.2013, 19:15
Titel:
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Hallo Controlnix.
Ich muss an dieser Stelle auch ein Lob für das obige Modell aussprechen! Mit dieser generischen Kombination (Regler, Überwindung Ansprechschwelle, Stellsignalbegrenzung, Anti-Wind-Up und Sollwertfilter) kann man fast beleibig viele Systeme bedienen. Habe es seit Deinem Upload an unterschiedlichen Systemen angewendet, sodass dieses "Instrument" mittlerweile fester Bestandteil meines "Werkzeugkoffers" ist 
Dass es "nur" 9 mal heruntergeladen wurde, würde ich damit begründen, dass die User hier im Forum den Wert (noch) nicht erkannt haben...
Allerbeste Grüße,
Melissa
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| controlnix |
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Verfasst am: 09.01.2013, 12:49
Titel:
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Hallo Melissa,
es freut mich, dass mein Beitrag für Dich hilfreich war und ist.
Mich würde interessieren, welche Anwendungen Du damit bearbeiten konntest.
Viele Grüße
ControlNix
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| Melissa |
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Verfasst am: 24.01.2013, 06:36
Titel:
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Hallo Contronix,
bitte entschuldige die späte Antwort...
die meisten Anwendungen habe ich im Bereich der Antriebstechnik mit elektrischen und hydraulischen Aktoren (linear & rotatorisch). Dabei starte ich immer in der Simulation, um die Antriebe für die sptäteren Lasten auszulegen. D.h. die von Dir geposteten Elemente parametriere ich größtenteils bereits in der Simulation und passe dann deren Parameter bei der Inbetriebnahme an, sobald mir Messdaten zur Verfügung stehen. Mittlerweile geht das ganz zügig.
Mit Deiner Kombination bekomme ich die meisten Probleme schlagartig in den Griff, daher auch mein Lob in meinem vorigen Posting. Toll, wenn man hier so wertvolle Tipps bekommt!
Schöne Grüße, Melissa
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