Geschwindigkeitsreglung PI Regler

[michi*]

Guten Abend zusammen,

auf der Suche nach einer Problemlösung für mein Projekt bin ich auf eure Communitiy aufmerksam geworden.
Es handelt sich hierbei zwar nicht um einen Roboter aber vielleicht könnt ihr mir trotzdem ein wenig weiter helfen. Das würde mich sehr freuen.

Ich habe eine Seilwinde gebaut, mit der an beliebigen Stellen Wakeboard (Wasserski) gefahren werden kann. Bis jetzt gibt es fast nur Varianten mit Benzinmotor antrieben.
Ich treibe jetzt die Spule jedoch über einen Gleichstrommotor mit knapp 5 KW an. Angesteuert wird das ganze über einen Controller, der für Golf Karts und Elektro Autos gedacht ist.
Angesteuert wird dieser Controller mit einem Poti der zwischen 0V und 5V an den Steuereingang abgibt. Der Controller steuert den Motor dann proportional zu dieser Steuerspannung mit
max 48V an. ( 0V= stillstand 5V= Vollgas)
Dieses System funktioniert an für sich auch.

Jetzt würde ich jedoch gerne die Geschwindigkeit automatisch Regeln lassen. Ich möchte eine Geschwindigkeit vorgeben ( z.B. 30 km/h) und die Seilwinde soll nun die geschwindigkeit Kostant halten.
Dies geschieht bis jetzt manuell über den Potentiometer. Denn um so mehr Seil aufgespult wird, um so höher wird die Geschwindigkeit. Dazu kommt das bei Lastwechsel ( z.B. Sprung eines Fahrers aus dem Wasser)
der Motor auch kurzzeitig beschleunigt. Dies möchte ich versuchen nun auszugleichen.
Ich dachte da an einen PI Regler. Dieser bekommt die aktuelle Geschwindigkeit direkt vom Seil mit hilfe eines Sensors.

Jedoch weiß ich nicht ob es da Regler Systeme gibt die mit max 48V DC laufen oder ich aber ein Regler selbst programmieren muss. Vielleicht könnt ihr mir an diesem Punkt weiter helfen?

Wenn diese Reglung umgesetzt werden kann, würde ich gerne eine Startrampe programmieren und eine automatische Abschalltung. So das am Ende nur noch ein Start Knopf gedrückt werden muss und die Seilwinde fährt über
diese vorgegebene Rampe auf Nenngeschwindikeit und Stopt automatisch nach X Umdrehungen ( die die vorher abgespult wurden)

Hier eine einfache Skizze


Übere eure Hilfe würde ich mich riesig freuen.
Michi

[021aet04]

Wilkommen im Forum,
Damit due die Drehzahl konstant halten kannst brauchst du einen Tacho oder einen Drehgeber, der die Drehzahl misst. Ein Tacho gibt ein Analogsignal zurück, besser wäre ein Drehgeber (es reicht eine Spur), da du auch die Umdrehungen messen kannst.

Das einfachste wird sein einen Regler zu programmieren, der den Sollwert zwischen 0 und 5V ausgibt. Die 5V für den µC (den Regler z.B. mit µC) erzeugst du aus der vorhandenen Spannung (am Besten die niedrigste zur Verfügung stehende). Wenn die Spannung zu groß wird kannst du auf einen Schaltregler zurückgreifen. Wenn du einen µC nimmst kannst du die Rampe im Programm anpassen/programmieren.

Du findest im Wissensbereich (RN-Wissen) einen Beitrag zum Thema Regelung.

MfG Hannes

[ranke]

Bei der technischen Realisation gibt es verschiedene Möglichkeiten. Nachdem der Motorcontroller mit einem Analogsignal angesteuert wird, wäre auch ein analoger Regler denkbar. Das hängt auch davon ab, was für ein Sensor gewählt wird. Ich denke, dass eine PI Charakteristik nicht nötig wäre, ein reiner P-Regler sollte genügen.
Wie bei allen Anwendungen bei denen Maschinenkräfte auf Menschen einwirken sollte man auch ein besonderes Augenmerk auf die Auswirkungen von Fehlfunktionen im System haben. Beispielsweise würde der Regler beim Ausfall des Sensorsignals auf maximale Leistung steuern und am Seilende auch nicht abschalten. In dieser Situation darf keine gefährliche Situation entstehen, möglichst unabhängig vom Eingreifen des Windenführers.

[PICture]

Hallo!

Genau ! Ein Typ und eine Art vom optimalen Regler kann erst nach detailierten Messungen und Analise des Vorhandenes und Gewünschtes gewählt werden.

[michi*]

Hi
Ich werde gleich mal den Beitrag im RN-Wissen durcharbeiten. Ich dachte der I Anteil hilft mir dabei, dass wenn die Nenngeschwindigkeit erreicht ist diese Gehalten wird.
Mein " Wunsch" ist ja soweit denke ich klar, leider weiß ich noch nicht welche Messung ich hierzu vornehmen sollte.

Vielen Dank für die Antworten!
Michi

[oberallgeier]

... Ich dachte der I Anteil hilft mir dabei, dass ... die Nenngeschwindigkeit ... Gehalten wird ...

Dazu tragen alle Anteile bei. Der I-Anteil sollte übrigens in einem Band um den Sollwert herum abgeschaltet werden, um ein ständiges Zittern möglichst zu verhindern.

... leider weiß ich noch nicht welche Messung ich hierzu vornehmen sollte ...

Ich habe bei der Ausarbeitung der Regelung zu meinem MiniD0 hier über erste Messungen berichtet. Das geht dann im Thread weiter bis über dieses Posting hinaus.