FB41 Stellsignal pos neg ungleich und Überschwingen

[Ralf110666]

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Hallo,
Ich habe als Regelungsaufgabe einen Hydraulikzylinder der mit einem Proportionalventil einem Sollwert von einem Poti folgen soll. Istwert ebenfalls von einem Poti. Regelbereich -100%....0.....+100%. Der Zylinder soll Beliebige Position anfahren und halten. Der Sollwert wird immer überfahren und dann zurückgestellt...dh. Zylinder soll von Null...40% nach rechts fahren doch er fährt 45% und stellt sich dann erst auf 40%. das überschwingen ist im Bereich 0...+100% stärker als im Bereich 0...-100%. Folgende Parameter:


Strecke: I Charakteristik Stellgeschwindigkeit -100...0....+100 = 32s

Stellventil Proportional 4-20mA...Stellgeschwindigkeit 0...100% =40ms in jede Richtung


Regler FB41 nach Ziegler Nichols ermittelt:


Gain (P-Anteil)= 3,5

I Anteil=8,5s

D Anteil =3s
D-Lag =500ms


Mit diesen Parametern schwingt die Regelung extrem über (von -100% nach 0% ca 30%. Habe den I Anteil schrittweise bis auf 45s erhöht das Überschwingen ist dadurch auf ca. 5% zurückgegangen. Aufzeichnung des Stellsignals hat ergeben das die positive Flanke Steiler ist als die negative. Wie bekomme ich es hin das die Flanken gleich sind und das der Istwert dem Sollwert ohne Überschwingen folgt?


Gruß Ralf

 

[IBFS]

Wie bekomme ich es hin das die Flanken gleich sind und das der Istwert dem Sollwert ohne Überschwingen folgt?

Das einfachste ist immer das Poti-Signal durch ein PT1-Glied oder einen ROC: Rate of Change (Änderungsrate pro Zeiteinheit) zu schicken bevor es auf den Sollwerteingang gegeben wird.

Frank

 

[jabba]

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Es ist natürlich schwierig Reglerparameter zu betrachten.
Versuche mal, wenn es möglich ist den D-Anteil abzuschalten und den Gain zu reduzieren.

Dein zweites Problem kommt aus der Verschaltung der Hydraulik. Wenn Du mit dem Proventil direkt den Zylinder steuerst, machst du m Prinzip eine Volumenstromregelung.
Am Hydraulikzylinder gibt es aber die Kolbenfläche und die Ringfläche. Dadurch wird beim ausdrücken mehr Öl benötigt als beim eindrücken.
Dies kann man z.B. durch eine Kompensation des Reglerausgangs beheben z.B. wenn das einfahren durch einen neativen LMN ausgeführt wird diesen mit z.B. 0.9 (Verhältnis Ring/Kolbenfläche)multilpizieren.

 

[Ralf110666]

Vielen Dank für die Antworten.

@IBFS das mit dem PT1 Glied werde ich mal die Woche untersuchen. Gibt es das vielleicht schon fertig?

@jabba den D-Anteil abzuschalten und Gain zu reduzieren ist keine so gute Idee dadurch wird das ganze sehr Träge setze ich dann den I anteil wieder runter, schwingt der Regler wieder sehr stark über. Die unterschiedliche Rampe hat eigentlich nichts mit der Hydraulik zu tun. Erklärung:

Es handelt sich nicht um einen Zylinder im klassischen Sinn.Es ist eine Verstelleinheit für einen Antriebspropeller, dh. die Steigung des Propellers wird verstellt. Ursprünglich wurde sie mit einem Bang/Bang Ventil gesteuert. Da die Anlage auf dynamischen Antrieb umgerüstet werden soll, braucht sie jetzt ein Prop.Ventil. Die Laufzeiten waren mit dem digitalen Ventil gleich, also sollte es beim Prop.Ventil auch so sein. Ich brauche außerdem Endlagen bei ca 70% Verstellung in beide Richtungen die nicht überschritten werden dürfen da der Antrieb ansonsten überlastet wird. Genauso darf die Nullstellung in der Mitte nicht überfahren werden wenn sie auf Null gestellt wird da der Propeller sonst in die Falsche Richtung drückt. Die Regelung muss außerdem ab ca 30% Steigung Störgrößen ausgleichen da der Propeller dazu neigt zich ab diesem wert langsam in richtung + zu verstellen, was strömungstechnische Gründe hat.

Gruß Ralf

 

[martin1988]

Das sich der Regler im positiven und negativen Bereich anders verhält (steilere Sprungantwort) liegt wahrscheinlich am Berechnungsalgorythmus.

Ich würds auch ohne D-Anteil versuchen!
Der D-Anteil bringt dir ja nur eine zusätzliche, kurzzeitige sprungantwort um starke und schnelle Änderungen des Sollwertes auszugleichen.
Dann würd ich den Kp auf 1,5 runterschrauben und deen Ti so um 3,5s setzen ... eventuell Kp sogar kleiner ...

Sofern dein Kolben einen Stellungswert von 70% nicht überschreiten darf solltest du vielleicht den Stellwert begrenzen ... wobei das halt drum-herum-strickerei bedeutet!

Ich benutze den FB41 zwar auch häufig aber auf anhib fällt mir da auch sonst nix ein ... sonst les dir mal die Hilfe durch oooooder du bist ein wenig gemein und guckst die den Instanz-DB des Reglers mal genauer an wenn er vor sich hin rechnet und guckst mal ob du da irgendwo was findest um dein "Problem" zu dämpfen ... hab ich auch schon gemacht.
Ist zwar nicht die feine, englische Art aber es hilft manchmal!
Aber ist auch nur mit vorsicht zu genießen!

 

[Ralf110666]

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Der Regler sollte schon so schnell wie möglich und auch auf kleine abweichungen reagieren. Starke Änderungen kommen auch vor. es ist durchaus möglich das von 30% nach rechts auf 30% nach links umgestellt wird und das sollte so schnell wie möglich passieren. Später im dynamischen System bekommt er den solwert von einem externen rechner der z.b. versucht Störgrößen wie strömung und wind auszugleichen. Die Stellgröße begrenzen bringt ja nichts, das macht den regler nur langsamer weil dann das Steuerventil nur noch 70% aufmacht. Ich habe den sollwert begrenzt...dh. wenn ein bestimmter sollwert erreicht wird. wird ein fester Sollwert vorgegeben bis dieser wieder unterschritten wird. Leider wird dieser Sollwert immer erstmal überfahren bevor sich der Kolben auf eben diesen einstellt. Ich habe sprungantworten mit verschiedenen Reglerparametern aufgenommen und versiche das mal als Bild zu posten.


Gruß Ralf

 

[IBFS]

Der Regler sollte schon so schnell wie möglich und auch auf kleine abweichungen reagieren. Starke Änderungen kommen auch vor. es ist durchaus möglich das von 30% nach rechts auf 30% nach links umgestellt wird und das sollte so schnell wie möglich passieren.

In Notfall muss eine adaptive Regelung her indem du in Abhängigkeit von der Abweichung und dem Arbeitspunkt die PID-Parameter umschaltest.

Gruß

Frank

 

[martin1988]

Was mir da vielleicht noch einfallen würde ein Kaskadierter Regler!
Du machst einen Haupt-Regler der recht träge und genau ist!
Mit nem zweiten, nachgeschalteten und schnelleren Manipulierst du den Stellwert zB. um den Faktor 0.8...1.3, der aber auch zügig dann runter geht!
So bekommst du noch ein wenig dämpfung rein und bekommst ein zusätzliche Stellrädchen an dem du drehen kannst!

Ist zwar etwas bekackt einzustellen aber es kann helfen!

 

[Onkel Dagobert]

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Hallo Ralf,

..@jabba den D-Anteil abzuschalten und Gain zu reduzieren ist keine so gute Idee dadurch wird das ganze sehr Träge..

So ist es. Aber was willst du machen? Entweder die Regelung schwingt nicht über und erreicht erst spät den Sollwert oder du hast ein Überschwingen, aber der Sollwert wird mit Überschwingen früher erreicht.

Es gab hier mal eine Thread, wo es um die Positionierung von hydraulischen Achsen ging.

Hallo Markus,

ich würd es so machen:
v = sqrt(2*a*(Sist-Ssoll))
anschliessend mit v auf einen Rampenbaustein gehen
dessen Rampensteigung "a" entspricht.
Das daraus resultierende V ist die gesuchte Sollgeschwindigkeit.
Es fellen nur noch die nötigen Verriegelungen zum Start der
Positionierung

Beste Grüsse
Martin

Stichwort Wurzelrekursion. Ich glaube, das ist einen Versuch wert. Ich hatte mich damals damit beschäftigt. Mein Projekt (militärisch) wurde damals angefangen und auf Eis gelegt, ist aber bis heute noch nicht gestorben. In der Simulation sah es sehr gut aus, es neigt weniger zum Überschwingen.


Gruß, Onkel