Zpětnovazební regulátor PWM

Zpráva

#16 Příspěvek od **masar** » 04 dub 2007, 08:03

Jak se tak dívám na navrhované schema regulátoru, domnívám se, že nemůže pracovat správně z toho důvodu, že proporcionální složka regulace se nemůže uplatnit přes sériově zapojený integrátor. Regulátor tak nemůže dosáhnout ustáleného stavu. Obecné schéma PI regulátoru je např. tady: Obrázek

a PID regulátoru zde:
Obrázek

Regulační složky jsou připojeny paralelně k P-regulátoru.Tak je možné např. zcela vypustit jednotlivé složky regulace. Při nastavování regulátoru je nejprve nutné nastavit složku proporcionální a teprve potom ostatní složky regulace v pořadí P,I,D. :wink:

GeorgeB · #17 Příspěvek od **GeorgeB** » 04 dub 2007, 08:49

Masar: Dosud jsem pořádně nepochopil co má zajistit proporcionální složka. Takže jestli chápu, tak má udržet ustálený stav. Můj regulátor jsem nevrhl bez jakýchkoli znalostí zpětnovazební regulace. Jak jsem psal výše: nikdy jsem neměl ani jeden předmět z automatizace. Děkuji za schéma 15.4, pordle kterého se pokusím upravit svůj regulátor. Předpokládám,že váhe jednotlivých složek P,I,D na součtovém členu by měla být 1. Nebo budu muset experimentovat, protože neznám rychlosti odezvy mechanické části.

#18 Příspěvek od **masar** » 04 dub 2007, 08:59

Podle mého názoru nejvýznamnější složku tvoří právě proporcionální regulátor, se kterým bych veškeré experimenty začínal. Postupným zvětšováním složky Kp se zmenšuje regulační odchylka. Celý regulační obvod je při tom stabilní až do kritické hodnoty zesílení Kp. Teprve, zjistíme-li, že regulační odchylka je nepřijatelně velká, můžeme zvažovat přidání I-složky (pro zpřesnění regulace) a D-složky pro zrychlení odezvy na rychlou změnu odchylky. Váhy jednotlivých složek tedy určují "charakter" regulátoru :wink:

Ještě doplňuji: regulátor tedy proporcionální složku obsahovat musí, ostatní dvě zkvalitňují regulaci.

ViPali · #19 Příspěvek od **ViPali** » 04 dub 2007, 09:00

Asi som pochopil, tlačíš čerpadlom do nádrže, pričom máš solenoid otvorený na 80% (80 do nádrže a 20 do prepadu). Ak dosiahneš "kritický" tlak tak čerpadlo vypne a zapne až po poklese tlaku. Myšlienka bola o tom, že by sa soleonid otváral viac a kritický tlak by si nikdy nedosiahol, bol by stále málo pod kritickým tlakom, takže motor by nevypínal. Bola by to zjednodušená D zložka.

Odpoveďou derivácie na jednotkový skok je impulz v čase t0. Takže D zložku by si mohol riešiť impulzmi, ktoré budú nepriamo úmerné odchýlke tlaku. Ak to spočítaš so zložkou I, tak to bude rýchlejšie otvárať pri malej odchýlke tlaku a pomaly zatvárať pri veľkej odchýlke tlaku. V kritických stavoch bude "svižnejší" podľa D, inak bude "lenivý" podľa I.

GeorgeB · #20 Příspěvek od **GeorgeB** » 04 dub 2007, 10:33

ViPali: Čerpadlo vůbec nevypínám.To se točí stále stejnými otáčkami. A 80% na ventilu je střída PWM, kdy dochází k přechodu mezi plným tlakem a nulovým tlakem. Konkrétně naměřené hodnoty tlaku v závislosti na střídě: 80% -> 200bar, 79,3% -> 400bar a 79% -> 500bar. Dále jsou hodnoty nestabilní-stále se tlak pomalu zvyšuje. A neplatí, že 80% střída signálu = 80% paliva do přepadu a 20% do tlakového zásobníku. Nejedná se o proporcionální ventil.

Masar: není proporcionální složka nejdůleřitější pokud chci řídit tlak proporcionálním ventilem? Na výstupu není proporcionální ventil. Pokud bych použil pouze proporcionální složku, tak bych se nikdy nedostal na nastavenou hodnotu. Proto jsem použil ontegrační článek, který dovede napětí FB(vývod 3 TL494) na správnou střídu. Ale měřením jsem zjistil, že se ventil ovládá téměř skokově - čerpadlo dočerpe (dokonce překmitne přes nastavenou hodnotu) tlak velice rychle,ale pomalu padá. Jdu zkusit obvody upravit podle Vašeho schématu.

#21 Příspěvek od **masar** » 04 dub 2007, 10:57

Použití proporcionální složky není vázáno na to, jaký akční člen je na výstupu, může jím být cokoli, třeba i ten motor. Jak říkám, tato složka musí být použita vždy. Název proporcionální ventil je obecný název pro ventily, jejichž otevírání a zavírání není dvojstavové. Tyto ventily jsou také řízeny PWM. V popisovaném případě bych se pojmu "proporcionální ventil" nebránil, protože je to ventil určený k řízení PWM, jen má poněkud menší pásmo proporcionality.

ViPali · #22 Příspěvek od **ViPali** » 04 dub 2007, 11:51

No,,, tak asi som nerozumel. Asi by bola dobrá nejaká konštrukčná schéma.
Tvoje úvahy sú v podstate správne. Tlmenie celej mechaniky = Zisk regulátora.
Ak ale používaš nespojitý akčný člen, potom každý jeho "zásah" je jedinečný (parametrami) a budeš musieť akceptovať určitú nestabilitu, pretože v tej sústave je určitá chyba, ktorá sa spätnou väzbou opravuje. Očakáva sa pritom, že budúca chyba bude podobná predchádzajúcej, čo nemusí byť vždy splnené.

V tej schéme 15.24 by som asi aj ten prvý zosilňovač riešil s premenným zosilnením.
V podstate je jedno či riešiš jednu rovnicu s troma, alebo štyrmi neznámimi. :cry:

#23 Příspěvek od **masar** » 04 dub 2007, 12:20

ViPali: V použitém schematu oscilátor v TL494 pracuje na frekvenci 1800-2000Hz, což pravděpodobně neumožňuje ventilu práci bistabilním způsobem, ale spíše proporcionálním v úzké oblasti kolem střídy PWM 80%. Proto těch 80% neplatí pro palivo. Otázkou je, proč byl zvolen právě tento kmitočet a zda by se při použití jiného kmitočtu nedosáhlo příznivějšího chování ventilu, tedy širšího "pásma proporcionality" - tedy menšího zesílení akčního členu.

GeorgeB · #24 Příspěvek od **GeorgeB** » 04 dub 2007, 12:44

Masar: Kmitočet okolo 2kHz byl zvolen jako kmitočet blízký tomu, který se používá u auta. U auta se konkrétně používá 1kHz, Samozřejmě můžu zkusit snížit kmitočet právě na 1kHz.

#25 Příspěvek od **masar** » 04 dub 2007, 13:13

Zřejmě teď narážím na nedostatek informací o solenoidovém ventilu, jeho původním určení, provozním režimu a elektrických a mechanických vlastnostech. Jedině pak bych mohl uspokojivě vysvětlit jeho chování. V každém případě snížení kmitočtu povede k posunu směrem k bistabilnímu režimu. Ale i tak se dá na celý problém pohlížet jako na spojitou regulaci tlaku, kde "vyhlazovací" funkci zastává kapacita zásobníku. Předpokládám, že to není stejný ventil, který je použit jako vstřikovací v systému common rail nebo ano?

GeorgeB · #26 Příspěvek od **GeorgeB** » 04 dub 2007, 15:04

Masar: Podle mě by měl být ventil provozován pro proporcionální řízení frekvencí alespoň 10x větší než je schopen ventil stíhat reagovat na změnu proudu. A pokud použiju frekvenci PWM větší než je použita u auta, tak to podle mě není na škodu. Jinak řízení tlaku používám stejné jako je na autě. Tedy přímo na to určený solenoud [18] a ke snímání tlaku snímač [5]
Obrázek

#27 Příspěvek od **masar** » 04 dub 2007, 19:46

Já bych nebyl tak přesvědčen o tom, že vyšší pracovní kmitočet nemůže být na škodu. Elektromagnet pracující na vysokém kmitočtu musí být na tento kmitočet navržen. Změna tohoto kmitočtu může zásadním způsobem ovlivnit výsledné vlastnosti. V tomto případě bych se tedy důsledně držel původních parametrů i pokud se jedná o střídu PWM. Koneckonců nemám ani jistotu, jest-li je v originále použita regulace pomocí proměnné střídy nebo proměnného kmitočtu. Také nevím, jak elektricky dokonalé je spínání (a vypínání) použitým spínacím prvkem. Pak přichází na řadu regulátor PI nebo PID. Samotnou složku I, D, ID nelze použít.

piitr · #28 Příspěvek od **piitr** » 05 dub 2007, 08:32

Zkus vyřadit ten integrátor (nech ho tam, ale nepřipojuj jeho výstup, místo něj tam dej nějakou konstantu, já nevím, co ten obvod na tom pinu potřebuje). Když ho vyřadíš, kmitá to pořád? Pokud jo, tak za to asi nemůže ten tvůj regulační obvod, ale ten systém jako celek. Třeba to může být tím, že ten tlak měříš daleko od toho ventilu. Pak by ti tam mohly vznikat vlny jako v píšťale. Jak je potlačit ale nevím.

piitr · #29 Příspěvek od **piitr** » 05 dub 2007, 08:39

Možná zmenšit zesílení té P složky a to I buď úplně vyhodit, nebo hoodně zvětšit časovou konstantu. Fakt nevím.