Rechnerübung 3: Servo System + Motor-Regelung

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Rechnerübung 3: Servo System + Motor-Regelung"

Silke Schuler
vor 6 Jahren
Abrufe

Rechnerübung 3: Servo System + Motor-Regelung Aufgabe 3.1: Erstellen Sie eine Bibliothek von Antriebsstrangelementen (package ServoSystem1) Auf der Praktikums-Webpage http://www.eal.ei.tum.de/index.

1 Rechnerübung 3: Servo System + Motor-Regelung Aufgabe 3.1: Erstellen Sie eine Bibliothek von Antriebsstrangelementen (package ServoSystem1) Auf der Praktikums-Webpage sind die Modelle für NonlinearSpring (von 2. Übung), von Gear1 und vom Controller1 vorhanden. Erstellen Sie die anderen Modelle der Bibliothek, d.h. ControlledMotor, Servo1 ( = Controller1 + Motor + Gear1) und Testmodell um den Drehzahlregler einzustellen (Aufgabe3_2). Sie können diese Modelle in Ihre Bibliothek durch Rechts-Klick auf Modell + "Rename" eintragen, nachdem sie diese mit Klicks auf File Open geöffnet haben, 1

2 Geregelter Gleichstrommotor (ControlledMotor) Modelica.Electrical.Machines.BasicMachines.DCMachines.DC_PermanentMagnet PI.k = 30 PI.T = DCPM.J_Rotor = DCPM.VaNominal = 380 DCPM.IaNominal = 4.7 DCPM.rpmNominal = 2960 DCPM.Ra = 13.8 DCPM.La =

3 Antriebsstrang Der Eingang in den Regler (controller) ist die Soll-Drehzahl von der Lastträgheit (= Flansch am Getriebeausgang). Gemessen wird im Motor aber die Drehzahl der Motorachse. Im Regler wird deswegen zuerst mit der Übersetzung auf die Soll-Drehzahl vom Motor umgerechnet. Frage: Warum wird die Drehzahl am Motor und nicht am Getriebeausgang gemessen? 3

4 Aufgabe 3.2: Stellen Sie den Drehzahlregler so ein, dass dieser für zwei Betriebspunkte, Lastträgheit von 170 kgm 2 und 50 kgm 2, zufriedenstellend arbeitet. Verwenden Sie als Soll-Drehzahl der Last eine Rampe mit duration=1.17 und height=2.95. Hinweis: Ziel der Regelung ist es, dass der Regelfehler (servo.speederror.y) möglichst klein wird und möglichst wenig schwingt. Tip: Einstellung des PI-Drehzahlreglers: 1. Verwenden Sie eine große Zeitkonstanten (z.b. Ts=10000) 2. Stellen Sie die Verstärkung (ks) so gut wie möglich ein. 3. Verändern Sie Ts, so dass der Regler besser arbeitet (bei festem ks) 4. Verbessern Sie den Regler durch kleine Änderungen von ks und Ts. 4

5 Hinweis zu PI-Reglern In Übung 1 und 3 werden PI-Regler benutzt: bzw. im Zeitbereich: 1 y( s) k 1 u( s) Ts t 1 y( t) k u( t) u( ) d T t0 Wenn u(t) der Regelfehler ist bedeutet dies also, dass das Stellsignal y(t) proportional zum Regelfehler und zum Integral über den Regelfehler ist. Wenn der Regelfehler sehr klein ist, dann wird das Stellsignal y(t) durch das Integral trotzdem mit der Zeit gross. Der Integralanteil wird abgeschaltet, wenn T sehr groß gewählt wird, da dann 1/T 0 5

6 Sehr gutes "Regelungstechnik" Buch (download + zum Kauf): Karl J. Åström and Richard M. Murray (2008) Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers PID-Controller, Chapter 10: Die dort erläuterten Einstellregeln von Ziegler/Nichols nützen bei der vorliegenden Strecke allerdings nichts, da die Strecke ein anderes Verhalten hat, als bei Ziegler/Nichols angenommen wird. 6

7 Aufgabe 3.3: Wenn als Soll-Drehzahl ein Sprung aufgeschaltet wird, werden die zulässigen Grenzen des Systems überschritten (Nennstrom = 4.7 A, Nennmoment am Getriebeausgang = 500 Nm). Probieren Sie das aus. Wie wurde die Zeitdauer und Höhe der Rampe festgelegt? Hinweis: Wählen Sie die Rampenparameter so, daß die Last in minimaler Zeit auf Nenndrehzahl beschleunigt wird (Motor-Nenndrehzahl = 2960 U/min, Getriebe-Übersetzung = 105), ohne dass das Nennmoment des Getriebes (= 500 Nm) bzw. der Nennstrom (= 4.7 A) für die beiden Lastfälle überschritten werden. Tip: Führen Sie die Untersuchungen analytisch an einem vereinfachten Getriebemodell durch (keine Elastizität, keine Dämpfung) vereinfachtes Modell 7

8 Neue Bibliothek (=package) erstellen package ServoSystem end ServoSystem; 8

9 Neues subpackage erstellen rechte Maustaste neues subpackage 9

10 Neues "model" in "package" erstellen rechte Maustaste 10

Motor end Motor; model Gear end Gear; model Controller

11 Bibliothek bearbeiten remove, rename, duplicate model, extend from another model package ServoSystem model Motor end Motor; model Gear end Gear; model Controller end Controller; end ServoSystem; rechte Maustaste change order 11

Ähnliche Dokumente

70 Jahre Reglereinstellung nach Ziegler und Nichols

70 Jahre Reglereinstellung nach Ziegler und Nichols Fakultät Informatik, Institut für angewandte Informatik, Professur für technische Informationssysteme Proseminar Technische Informationssysteme Johannes Postel Dresden, 14. November 2011 Überblick 1. Systembegriff