PID-Regler

[Distel]

Servus,

Hat jemand schonmal einen kontinuierlichen PID-Regler (siehe Anhang )mit OPVs gebaut ?
Mich würde mal interessieren wie die Bauteile auslege/berechne, wenn ich beispielsweise einen kleinen GS-Motor drehzahlmäßig damit regeln will. Welche Bauteile nehme ich am besten ? Wie erzeuge ich die Führungsgröße ? Was muß man sonst noch beachten ( Zusatzschaltungen etc. ) ?

Distel

[Gleylancer]

Hmm,
also du müsstest eine Kaskadenregelung von Drehzahl und Strom zimmern. Dazu brauchst du nen Drehzahlmesser und nen Messshunt.
Du gibst dem µP einen Sollwert vor, den dieser dann entsprechend regel.
Die Führungsgrösse ist nichts anderes als dein Sollwert, welcher mit der Regelung verglichen wird.
Allerdings solltest du dir auch mal den Frequenzgang bzw. Verstärkung anschaun, sonst kannst du ein instabiles System bekommen.

So, das war die Deluxe-Version
Ansonsten einfach dem Strom der Drehzahl anpassen (per µP)
Allerdings ist das keine genaue Regelung, sollte aber für die meisten Probleme reichen.

[Distel]

Eine Kaskadenregelung ist doch nicht wirklich nötig, oder ?
Es ist davon auszugehen, daß ich die Drehzahl kontinuierlich messen kann und die Reglerparameter Kr, Tn, Tv bestimmt habe für Stabilität und kurze Einschwingzeit und kleine Überschwingweite. Es muß ja nicht unbedingt ein Motor sein, von mir aus auch ein anderes Stellglied, sodaß der PID gut anwendbar ist.
Mir geht es hier vor allem um die Elektronik.

[Gleylancer]

Nötig nicht, aber sinnvoll. Die Regelung wird dadurch um einiges schneller und effektiver.
Mit der entsprechenden Elektronik hab ich mich noch nicht eingehend beschäftigt (ich kenne zwar die berechnungsformeln, hab sowas aber noch nie selbst zusammengebruzzelt)
Normalerweise schlag ich nen Katalog auf und bestell mir den Entsprechenden PID-Regler für den Schaltschrank

Gruß
Gley

[Manf]

Die Schaltung mit getrennten Verstärkern deren Signale addiert werden ist sicher ein Laboraufbau oder ein Universalregler für wechselnde Einsatzfälle.
In der Praxis wird man einen Verstärker gemischt mit PID beschalten, hierbei hat man dann nicht mehr die Möglichkeit die Zeitkonstanten und die Verstärkung unabhängig voneinander einzustellen, was im Betrieb auch oft nicht sinnvoll ist.
Der Regelkreis muß aber schon auf die Zeitkonstante der Regelstrecke abgestimmt sein.
Manfred

[Distel]

Der Regelkreis muß aber schon auf die Zeitkonstante der Regelstrecke abgestimmt sein.

gehen wir mal davon aus , dass er es ist.
Angenommen der Regler soll eine Stellgröße u(t) im Bereich von 0...10V liefern ( das müsste der genormte Wert sein, wenn ich mich nicht irre).
Was sollte ich da am besten für OPVs, Kondensatoren etc. nehmen ?

[Manf]

Hier ist ein Bild von der üblichen Form des PID Reglers mit einem OPV.

Bild hier  

Als OPV kann man Typen nach erforderlichem Frequenzgang und Aussteuerbarkeit an Versorgungsspannungsgrenzen aussuchen. Im einfachsten Fall sicher auch noch den alten 741. Null bis 10 V ist eigentlich immer gut zu erfüllen. Die Versorgungsspannung muß dann je nach Typ bis zu etwa 3V weiter reichen -3V,+13V. oder einfach +-15V.

Die Widerstände sollten vorzugsweise im Bereich von 10k bis 100k (wenn erforderlich 1k bis 1M) liegen. Außerhalb des Bereichs noch mal prüfen, ob Offsetspannungen Strombegrenzungen und Eingangsströme keine zu großen Fehler verursachen. Viele OPVs haben eine Ausgangsstrombegrenzung von 20mA und einige haben einen Eingangsstrom von 100nA.

Die Kondensatoren sollen bipolar sein, Elektrolyt ist zum Glück meistens nicht erforderlich. Bei Kondensatoren unter 100pF sind Streukapazitäten mit zu beachten.

Ob die Schaltung mit den Minimalregeln gleich funktioniert weiß ich nicht, (ich habe auch die Bermerkung nicht verstanden, daß der Regler schon auf die Strecke abgestimmt ist).

Das Blocken (Stabilisieren) der Betriebsspannung ist natürlich noch wichtiger als bei Digitalschaltungen.
Manfred

[sonic]

Der Regelkreis muß aber schon auf die Zeitkonstante der Regelstrecke abgestimmt sein.

gehen wir mal davon aus , dass er es ist.
Angenommen der Regler soll eine Stellgröße u(t) im Bereich von 0...10V liefern ( das müsste der genormte Wert sein, wenn ich mich nicht irre).
Was sollte ich da am besten für OPVs, Kondensatoren etc. nehmen ?

Genau das habe ich auch schon mal gesucht und "keine" Antworten bekommen, jedenfalls keine mathematischen. Das einzige was mir empfohlen wurde waren "experimentelle" Verfahren zur Ermittlung der Zeitkonstanten. Die waren nach den Erfindern benannt, aber ich komm leider nicht mehr auf den Namen (Manf, weist du's?). Ich hab das Ganze damals durchsimuliert gehabt, als Regelung für ein Schaltnetzteil, aber nie gebaut. Irgendwann hab ich's geschafft das der Regler wenigstens einigermassen eingeschwungen ist

Aber mann müsste doch Potis so einbauen können, das der PID-Regler einigermassen einstellbar ist, oder? Hab ich noch nicht ausprobiert.

Gruß, Sonic

[Gleylancer]

In der Praxis wird die Verstärkung meist experimentell ermittelt. Für die meisten Probleme würde die Bemühung der Regelungstechnik mehr Zeit in Anspruch nehmen, als 10 mal am Knöpfchen zu drehen (und Ings. sind ja eh spielkinder )

Du willst Mathematische Formeln??? Ich kann dir keine 2 Semester in 5 Minuten eintrichtern, ich könnte dir nur die entsprechende Formel ffür die Regler und den Frequenzgang geben.
Was mit Polkompensation, Bode Diagramm etc gemeint ist, ist zu langwierig dir das zu erklären.

...wenns generelle Grundlagen sein sollen, dann muss ich 120 Seiten (is kein Witz) scannen und die hier reinpacken.

[Günter49]

"Die waren nach den Erfindern benannt, aber ich komm leider nicht mehr auf den Namen"
Wahrscheinlich meinst du Ziegler und Nichols.
Und da wir mit den 120 Seiten von gley offensichtlich nicht rechnen können, hier ein kleiner Buchtipp:
P. Busch, Elementare Regelungstechnik, Vogel Verlag, ca. 30€
Günter