Geschwindigkeitsregler optimieren

Allgemeines

Die Einstellung komplexer mechanischer Regelsysteme setzt Erfahrung im Umgang mit regelungstechnischen Einstellverfahren voraus. Dazu gehört die rechnerische Ermittlung von Regelkreisparametern und die Anwendung von Identifikationsverfahren.

Weniger komplexe mechanische Systeme können meist mit dem experimentellen Einstellverfahren nach der Methode aperiodischer Grenzfall erfolgreich optimiert werden. Eingestellt werden dabei die folgenden Parameter:

Überprüfen und optimieren Sie in einem zweiten Schritt die ermittelten Werte, siehe P-Faktor überprüfen und optimieren.

Führungsgrößenfilter des Geschwindigkeitsreglers

Mit dem Führungsgrößenfilter des Geschwindigkeitsreglers kann das Einschwingverhalten bei optimierter Geschwindigkeitsregelung verbessert werden. Für die ersten Einstellungen des Geschwindigkeitsreglers muss der Führungsgrößenfilter deaktiviert sein.

Deaktivieren Sie den Führungsgrößenfilter des Geschwindigkeitsreglers. Stellen Sie den Parameter CTRL1_TAUnref ( CTRL2_TAUnref) auf den unteren Grenzwert "0" ein.

Art der Mechanik der Anlage bestimmen

Gruppieren Sie Ihre Anlagenmechanik zur Beurteilung und Optimierung des Einschwingverhaltens in eines der zwei folgenden Systeme ein.

• System mit steifer Mechanik

• System mit wenig steifer Mechanik.

Mechanische Systeme mit steifer und weniger steifer Mechanik

Werte bei steifer Mechanik bestimmen

Bei steifer Mechanik ist das Einstellen des Regelverhaltens nach Tabelle möglich, wenn:

• das Trägheitsmoment von Last und Motor bekannt ist und

• das Trägheitsmoment von Last und Motor konstant ist.

Der P-Faktor CTRL_KPn und die Nachstellzeit CTRL_TNn sind abhängig von:

• J_L: Trägheitsmoment der Last

• J_M: Trägheitsmoment des Motors

• Bestimmen Sie die Werte anhand folgender Tabelle:

Werte bei weniger steifer Mechanik bestimmen

Zur Optimierung wird der P-Faktor des Drehzahlreglers ermittelt, bei dem die Regelung die Drehzahl _v_act ohne Überschwingen möglichst schnell einregelt.

Setzen Sie die Nachstellzeit CTRL1_TNn (CTRL2_TNn) auf unendlich (= 327,67 ms).

Wirkt ein Lastmoment auf den stillstehenden Motor, darf die Nachstellzeit nur so hoch eingestellt werden, dass keine ungewünschte Änderung der Motorposition auftritt.

Wenn der Motor im Stillstand belastet wird, kann die Nachstellzeit "unendlich" zu Positionsabweichungen führen (zum Beispiel bei Vertikalachsen). Reduzieren Sie die Nachstellzeit, wenn die Positionsabweichungen für die Anwendung nicht akzeptiert werden können. Das Reduzieren der Nachstellzeit kann sich nachteilig auf das Optimierungsergebnis auswirken.

• Lösen Sie eine Sprungfunktion aus.

• Überprüfen Sie nach dem ersten Test die maximale Amplitude für den Stromsollwert _Iq_ref.

Stellen Sie die Amplitude der Führungsgröße nur so hoch ein, dass der Stromsollwert _Iq_ref unter dem Maximalwert CTRL_I_max bleibt. Andererseits darf der Wert nicht zu klein gewählt werden, da sonst Reibungseffekte der Mechanik das Regelkreisverhalten bestimmen.

• Lösen Sie erneut eine Sprungfunktion aus, wenn Sie _v_ref ändern mussten, und überprüfen Sie die Amplitude von _Iq_ref.

• Vergrößern oder verkleinern Sie den P-Faktor in kleinen Schritten, bis _v_act möglichst schnell einregelt. Das folgende Bild zeigt links das gewünschte Einschwingverhalten. Überschwingen, wie rechts dargestellt, wird durch Verkleinern von CTRL1_KPn (CTRL2_KPn) reduziert.

Unterschiede zwischen _v_ref und _v_act resultieren aus der Einstellung von CTRL1_TNn (CTRL2_TNn) auf "unendlich".

"TNn" bei aperiodischem Grenzfall ermitteln

Für Antriebssysteme, bei denen vor Erreichen des aperiodischen Grenzfalls Schwingungen auftreten, muss der P-Faktor "KPn" so weit reduziert werden, bis gerade keine Schwingungen mehr erkennbar sind. Häufig tritt dieser Fall bei Linearachsen mit Zahnriementrieb auf.

Grafische Ermittlung des 63%-Werts

Ermitteln Sie grafisch den Punkt, bei dem die Istgeschwindigkeit _v_act 63% des Endwerts erreicht wird. Die Nachstellzeit CTRL1_TNn (CTRL2_TNn) ergibt sich dann als Wert auf der Zeitachse. Die Inbetriebnahmesoftware unterstützt Sie bei der Auswertung.