Eine Frage über Kaskadenregelung von Elektromotor

[mabaosheng]

Eigentlich ist das Projekt kein Hobbyprojekt, sondern meine Projektarbeit.

Die Geschwindigkeitsregelschleife brauche ich auf jeden Fall, deswegen kann ich darauf nicht verzichten. Geschwindigkeitssensor ist aber nicht so nötig, weil ich die Geschwindigkeit entweder vom Weg differenzieren oder von Beschleunigung integrieren kann. Der Unterschied dazwischen ist, dass das aus dem Weg differenzierte Geschwindigkeitssignal viel mehr Rauschsignal enthält, als das aus der Beschleunigung integriete Geschwindigkeitssignal. Deshalb ist die letzte genannte Methode viel besser als die erste. Dadurch kann man die Kaskadenregelung verbessern.

Die Simulation ist das Ziel von meinem Projekt. Ich simuliere die beiden verschiedenen Kaskadenregelung, einmal ohne Beschleunigungssensor(dann wird das Geschwindigkeitssignal aus dem Weg differenziert), einmal mit Beschleunigungssensor. Danach vergleiche ich die Ergebnisse.

[waste]

Die Problematik mit dem Beschleunigungssensor könnte ein sich aufsummierender Fehler über der Zeit bei der Integration werden.

Andererseits kann man das störende Rauschsignal des durch Differenzierung gewonnenen Geschwindigkeitssignal mit einem Filter glätten. So weit ich mich erinnere, hast du da sogar schon ein Gättungsfilter vorgesehen.

Schön, dass du beide Möglichkieten simulierst und vergleichst. Ich bin auch an dem Ergebnis interessiert. Lass wieder von dir hören!

Noch ein Tipp: Bei der Ansteuerung eines Synchronmotors fällt automatisch eine Geschwindigkeitsinformation durch die Frequenz ab. Vielleicht kann man die verwenden?

Gruß Waste

[jeffrey]

Hi,
ich weiß ja nicht, wie lang deine simulation laufen soll, aber mit dem intigrieren wirst du nie über eine längere zeit eine richtige geschwindigkeit bekommen, da es zum drift kommt. die geschwindigkeit über differenzieung zu ermitteln ist besser, weil sich da der fehler nicht aufsummiert, sondern die geschwindigkeit sozusagen jedesmal neu berechnet wird, egal wie falsch sie davor war. dann bau einfach noch nen vernünftigen tiefpass ein, der dir das rauschen rausfiltert.
also wie gesagt die integrier methode funktioniert nur für kurz zeiten.
zur diskretisierung hat waste eigentlich schon alles gesagt.
mfg jeffrey

[jeffrey]

da fällt mir grad noch ein, wenn du die geschwindigkeit wissen willst, kannst du das auch über einen beobachtermachen, nachdem du sowieso schon ein modell hast. oder am besten baust du nen kalman-filter ein.
mfg jeffrey

[mabaosheng]

völlig richtig. ich freue mich sehr, weil ihr mir so gute tipps gesagt. und ihr seit auch experten in diesem fachbereich.

ja, mit Integrieren gibt es immer drift, das problem habe ich auch entdeckt. und das soll auch beseitigt werden. (überigens, wieso gibt es diesen fehler, ist mir eigentlich noch nicht so klar. vielleicht könnt ihr mir einige hinweise dafür geben?).

es scheint so, dass es zur zeit keine perfekte methode gibt, die alle probleme lösen kann. Deswegen das ist auch eine frage, wie man den fehler von drift reduzieren kann. es klingt gut, oder besser, wenn man die vorteile von differenzieren und integrieren gleichzeitig bekommen und benutzen. ist das möglich? drift und rauschen sind ein paar widerstände, nicht? kann man überhaupt die beiden gleichzeitig reduzieren?

eigentlich, je kürzer die zeit ist, desto besser ist das durch integerien erhaltete Geschwindigkeitssignal. für differenzieren ist es umgekehrt.

über beobachtersstruktur, es geht dann um die zustandsregelung, das ist aber eine andere mothode. für mich, was ich machen soll, ist, die klassische kaskadenregelung zu verbessern, mit diesem beschleunigungssensor.

[jeffrey]

Hi,
meiner Meinmung nach, kannst du gegen Drift nix machen, außer bessere Sensoren zu nehmen. Der Drift kommt daher, dass integrieren ja ein aufsummieren ist, dein kleiner neuer Fehler also schon zum alten dazu addiert wird, so dass dein Gesammtfehler immer größer wird, daher nur für kurze Zeit praktikabel.
Ich denke immernoch, dass der Weg übers differenzieren besser ist, das Rauschen kannst du mit einem Tiefpassfilter wegbekommen, oder, indem du mehrere Messungen mittelst.
MfG Jeffrey

[waste]

es scheint so, dass es zur zeit keine perfekte methode gibt, die alle probleme lösen kann. Deswegen das ist auch eine frage, wie man den fehler von drift reduzieren kann. es klingt gut, oder besser, wenn man die vorteile von differenzieren und integrieren gleichzeitig bekommen und benutzen. ist das möglich?

Ja, das geht. Man kann das differenzierte Positionssignal über einen Tiefpass gefiltert und das integrierte Beschleunigungssignal über einen Hochpass gefiltert zusammenfügen. So werden nur die guten Anteile zusammengeführt und die schädlichen herausgefiltert. Bei gleicher Grenzfrequenz ergibt das am Ausgang wieder ein exaktes Geschwindigkeitssignal.

Eine andere Möglichkeit ist, die Drift des integrierten Beschleunigungssignals mit Hilfe des differenzierten Positionssignals herauszuregeln oder in bestimmten Zeitabständen immer wieder zu korrigieren.

Waste

[mabaosheng]

Hallo, über Driftkompensation habe ich nachgeschlagen und festgestellt, dass 'es kann neben der Beschleunigungsrückführung vorteilhaft eine verbesserte Geschwindigkeitsrückführung verwirklicht werden, da ein Geschwindigkeitssignal besserer Qualität durch Integration des Beschleunigungssignals als durch Differentiation des Lagesignals erzielbar ist. Dieses Geschwindigkeitssignal muss durch ein lagesignal gestützt werden, um eine Drift zu vermeiden. Dies kann durch eine Drift-Kompensation geschehen.' Das ist genau wie Waste gesagt.

die Vorteile von dieser methode ist klar, aber was mir nicht so klar ist, wie ich diese Driftkompensation verwirklichen kann, mit einem Beobachter oder?

die Drift des integrierten Beschleunigungssignals mit Hilfe des differenzierten Positionssignals herauszuregeln oder in bestimmten Zeitabständen immer wieder zu korrigieren. vielleicht noch ein bisschen tiefer oder ein bisschen ausführlicher?

[jeffrey]

hi,
den drift über das differenzieren der geschwindigkeit zu kompensieren ist sicher möglich. die einfachste möglichkeit ist wahrscheinlich z.b. alle 2s die geschwindigkeit durch differenzieren zu ermitteln, dabei mehrere messungen mitteln, wg dem rauschen, und diesen messwert dann als geschwindigkeit verwenden, und die nächsten 2s die geschwindigkeit durch integration zu ermitteln.
mfg jeffrey

[waste]

Beide Signale über ein niederfrequentes Filter geben und dann vergleichen. Die Differenz entspricht der Drift. Jetzt braucht es nur noch kompensiert (Software) oder ausgeregelt (Hardware) werden.

Waste