Problem mit Hydraulik-Regelsystem

[Kaiser-F]

Hallo,

Ich hätt gern amal a Problem


Und zwar hab ich mir ein Hydraulik Regelsystem aufgebaut.

Prinzip einfach:

Pumpe -> Proportional 2 Wegeventil -> Zylinder

Am Zylinder ist ein Wegsensor.



Ich will den Zylinder auf bestimmte Punkte positionieren.

Angesteuert wird das Propventil mit PWM über MOSFets.


Mit folgender Formel wird das Steuern Ermöglicht:

PWM = ( abstand * propkonstante ) + Arbeitspunkt

abstand ist der positive abstand zwischen ist und sollwert.
Propkonstante ist die Proportionalkonstante
Arbeitspunkt ist sozusagen der impuls den man braucht, sodass das ventil gerade nicht reagiert.


Im großen und ganzen funktioniert es klasse!

Nue habe ich folgendes Proglem:


Mein Zylinder nähert sich mir volldampf dem Sollwert.

Durch die Formel nimmt die Geschwindigkeit des Zylinders bei Annäherung
wie gewollt ab und er kommt genau beim Sollwert zum stehen.

Nun hat mein Ventil die saudumme Eigenschaft, dass es nicht immer 100% schließt, das heisst es bleibt immer "leicht" in dir Richtung geöffnet, in der man zuletzt "gefahren" ist. ( Warscheinlich weil der Anker zu langsam zurückgeht, aber daran komm ich nicht drumm rumm, denn wenn ich mit volldanpf zum Sollwert fahre, dann pendelt er immer drumm rum!)

Auf jeden fall fährt der Zylinder dann weiter. Da Ja eine gewisse Kraft im Ventil überwunden werden muss, "muss" der zylinder erst weiter fahren, bis der PWM wert hoch genug ist, das Ventil zu schalten.... ist wie ein "Slipstick" im Ventil so hab ich das Gefühl....

Das ist natüclich umschön wenn der immer so hinundher fährt, (im mm bereich)

Ich hoffe Ihr versteht was ich meine... ist etwas schwer zu erklären.

Ich habe schon seit wochen daran gesessen, immer wieder Arbeitspunkt und Propkonstante verändert, andere ansteuermethoden versucht... aber leider erfolglos...

Ich hoffe Ihr könnt mir da weiterhelfen.

[ranke]

Hast Du schon mal probiert, die Frequenz der PWM zu verringern?
Ich könnte mir vorstellen, daß durch Remanenz im Magnetweicheisen vom Ventil die Konstante "Arbeitspunkt" etwas unterschiedlich ist, je nachdem, ob man von links oder von rechts kommt. Damit könnte man den Hystereseeffekt den du schilderst, erlären. Einen ähnlichen Effekt gibt es auch bei Schrittmotoren, die anders positionieren, je nachdem ob man den Sollwert im Linkslauf oder im Rechtslauf anfährt.
Wenn du die Frequenz der Ansteuerung so niedrig legst, daß in der Magnetspule ein nennenswerter Wechselstromanteil bleibt, dann sollte der Hystereseeffekt eigentlich verschwinden.
Davon abgesehen: kann man den Weggeber als Hysteresequelle ausschließen?

[Kaiser-F]

Hallo Ranke,

Vielen Dank für Deine Hilfe!

Der Weggeber ist OK, ich lass mir immer den Abstand Binär mit LEDs ausgeben, und da sieht man alles sofort.

Vorab möchte ich noch erwähnen, dass das Ventil 2 Magnetspulen besitzt, je für eine "Schaltrichrung".

Ich habe jede Spule natürlich in Gegenrichtung mit einer schnellen Diode gesperrt, um Induktionssrtöme zu vermeiden. Hat auch logischerweise den Effekt dass man viel schneller schalten kann.

Das mit dem Frequenz herabsetzen hab ich auch schon ausprobiert,
Gibt aber keine Besserung. ( Hört sich ausserdem noch doof an, wegen der tieferen frequenz )

Ich denke das Problem liegt darin, dass der Anker des Ventils, welcher auch gleichzeitig der "Kolben" ist, zwischen zwei Rückholfedern gelagert ist, und daher nicht immer genau auf 0 zurückgedrückt wird.

Ist mir aufgefallen, als ich mir schnell ein Programm geschrieben habe, mir welchem ich das Ventil per Hand(über Poti) ansteuern kann.
( Nullstellung bei Senkrechtem Poti, nach linksbewegen = Zunehmende Kraft auf Spule A, nach rechts zunehmend auf B)

Um den Zylinder zu stoppen musste ich nicht nur zB von A auf 0 drehen, sondern auch ein bisschen in Richtung B, dann schloss es erst richtig.

Das heißt der Anker bewegt sich um seinen 0-Punkt etwas ohne Federkraft...

Aber mir fällt da nichts sinnvollen ein, um das Problem zu umgehen....

[Kaiser-F]

Ich werde mal versuchen eine Routine zu erstellen, welche erst in kraft tritt, wenn der Sollwert nah am Istwert ist.

Diese prüft dann ob sich der Abstand erhöht.

erhöht er sich, wird kontinuierlich der PWM-Wert erhöht, bis der anstand abnimmt, dann word sofort PWM = 0 gesetzt...

Ist ein bisschen schwierig zu realisieren, da ich die Steuerung in eine Funktion gepackt habe.... aber ... MEIN PROBLEM Ich melde mich,

Wenn Jemand noch ne Idee hat, nur her damit, jede Kleinigkeit könnte mir äußerst hilfreich sein.

Vielen Dank!

[ranke]

Hallo Franz,
wenn es 2 getrennte Magnetspulen sind, dann ist die Remanenz wahrscheinlich nicht schuld.
Es ist also wahrscheinlich mechanische Reibung, die den Anker des Magnetventils nicht ganz auf Null gehen läßt.
Vorschlag:
Man ändert die Regelung dahingehend, daß der Anker des Magnetventils immer zwischen 2 nahe benachbarten Stellen hin- und herwechselt. Also man überlagert dem Reglersignal eine zusätzliche Rechteckfrequenz mit geringer Amplitude.
Wenn der Regler eingeregelt ist, springt der Anker dadurch ständig von einer Position, die ein bißchen links von Null liegt, auf eine Position, die ein bißchen rechts von Null liegt. Damit spielt der Effekt, aus welcher Richtung der Anker sich ursprünglich dem Sollwert genähert hat, keine Rolle mehr. Die Amplitude der Rechteckfrequenz sollte so groß sein, daß sich der Anker sicher bewegt, die Frequenz nicht zu hoch (der Anker muß der Frequenz folgen können), aber hoch genug, daß möglichst wenig von der Bewegung am Hydraulikkolben ankommt.
Ansonsten kannst du dir ja noch überlegen, ob es Möglichkeiten gibt, die Reibung am Kolben zu minimieren (z.B. andere Hydraulikflüssigkeit,...).
Vielleicht hilfts.
Gruß,
Uli

[Kaiser-F]

Nur um es nochmal auszugreifen.. Es war die Eigenmagnetisiertung des Ventils schuld, welches aus Stahl hergestellt ist.

JEtzt erfahren beide Spulen einen permanenten Polwechsel.
UND: Jetzt klappts!