Konstantstrom-Verstärker

tiki schrieb:

Es gibt sogar ... den Dead-Beat-Regler.

...den TOTSCHLAG-REGLER Ist ja ein TOLLER NAME !!!

tiki schrieb:

Ulkigerweise wurden wir auf Messen schon scheel angeguckt, weil man der Flowmessung per Heißfilmanemometrie (die Heizer sind Siebdruckschichten) nicht solch geringe Antwortzeiten zutraute - aus dem gleichen Trugschluss heraus, die Regelstreckenzeitkonstante wäre durch die Reglerantwortzeit nicht zu unterbieten. Gruss, Timo

Timo, wie siehst Du den die Regelmöglichkeiten der Membran, nachdem des Argument der Alterung von Beobachter die Kennlienienfelderfassung(die außerdem zu teurer ist) aus dem Rennen wirft.
Wenn ich Dich richtig verstehe, hältst Du sie durchaus für möglich. Aber ich bin nicht der Regelprofi, muß ich voll zugeben. Deshalb wirf Du doch mal weitergehende Ideen in die Diskussion ein, aus denen auch ich als Nichtprofi der Regelungstechnik, dann evntuell eine Schaltung stricken kann.

Hallo Lothar,

wenn die Diskussion um das geregelte Chassis weitergehen soll, sollte man ggf. eine eigenen thread eröffnen oder schauen, ob das nicht schon längst irgendwo durchgekaut ist.

Es gibt z.B. auch einen Orientierungsregler, Zustandsregler usw. alles ganz lustig interpretier- aber meist viel schwerer implementierbar.

Nun, ich habe versucht zu betonen, dass auch ich kein Regelungsprofi bin, das meine ich durchaus ernst. Zum Beispiel fehlt es mir an der Systemtheorie, der mathematischen Herleitung und Auslegeung. Ich betrachte alles phänomenologisch (schönes Wort!). Ob der Rest ausreicht, eine geregelte Aktivbox zu zaubern - mal sehen. Ich spreche heir auch grundsätzlich nur von Chassis-Einzelregelung, Passivboxen oder Arrays schliesse ich aus.

Ich bin im Laufe der ganauso vielen Jahre, wie Du hinter Dir hast, , zum Pessimisten geworden, deshalb die Probleme zuerst:

Wenn meine Ansicht stimmen sollte, dass die Membranauslenkungsgeschwindigkeit (v) die Regelgröße sein sollte (also keine Lageregelung), muss man dafür Sorge tragen, dass der Nullpunkt des LS stabil bleibt (mech. Ruhelage der Mebran). Die gesamte Regelstrecke muss also ein Hochpassverhalten zeigen, DC ist verboten. Selbst bei DC=0 führen aber nur die mech. Rückstellkräfte des LS dahin.

Die Kennliniengeschichte kann zu einer modellbasierten Regelung führen, die bei Einführung eines Beobachters (nicht dem aus dem thread) auch ohne direkte Messung z.B. der Schwingspulentemperatur eine Anpassung der Reglerparameter an die veränderlichen Betriebsbedingungen erlaubt. Das halte ich für den ersten Versuch aber für zu komplex (wobei ich als Fernziel schon eine Schwingspulentemperaturmessung über den Vergleich des Rdc kalt <-> Betrieb realisieren will, als Überlastungsschutz).

Ich hab auch nur sehr vage Ideen von dem notwendigen v-Sensor. Sehr gut würde im TT-Bereich eine (extrem leichte) Tauchspule funktionieren, die von vornherein eine v-proportionale Spannung totzeitfrei abgibt. Wenn man über MT/HT nachdenkt, würde ich der Masse wegen kapazitive Sensoren bevorzugen, deren Signal aber linearisiert und je nach Prinzip erst noch differenziert werden müssten. Keine Ahnung, ob das Prinzip mit der quergestellten Mikrokapsel an der Membran als "Schalldruckempfänger" ausreichend linear ist.

Man muss auf jeden Fall die Phasendrehung im Reglerentwurf berücksichtigen, die das Chassis in der Nähe seiner oberen Grenzfrequenz hervorruft und geeignet kompensieren, ich vermute, ein lead-lag Glied, ähnlich dem im SODA, könnte schon reichen.

Was ich aber überhaupt nicht sagen kann ist, ob diese aktive Regelung überhaupt einen hörbaren Vorteil bringt. Wenn man bedenkt, dass die Nichtlinearitäten eines Chassis u.A. durch seinen THD schon gut ausgedrückt werden, kann man schon theoretisch nur Verbesserungen in diesem Bereich erwarten, also evtl. den Klirr von 0,3% auf 0,0x% drücken. Das Ergebnis ist darüberhinaus stark davon abhängig, _was_ den Klirr hervorruft. Ist es eine aufbrechende (andere nennen es wabbelnde) Membran, hat man überhaupt keine Chance.

Bevor es also Ernst wird, würde ich mich erstmal kundig machen, was und mit welchem Erfolg schon realisiert ist. Als zweites würde ich nach besseren Chassis (THD-Verlauf über Frequennz und Amplitude) Ausschau halten.

Gruss, Timo

Hallo Tiki,
entschuldige die späte und kurze Antwort, aber ich mußte erstmal drüber nachdenken.
Okay - ich bin entmutigt. Lassen wir's.

@tiki

nur mal zur begriffsklärung ... meine frage lautet:

was ist der sollwert ? 500-600 °C oder ein genauer temperaturwert (z.b. 545°C) in diesem bereich, welcher auf +/- 1K ausgeregelt werden muss ?

danke

stefan

Schön, dass sich jemand interessiert!

Sowohl als auch

Die Sensoren sind von Charge zu Charge (mindestens) unterschiedlich, weil u.a. die Hersteller der Druckpasten sich schon mal -50%/+100% Toleranz z.B. in dem Flächenwiderstand (gesintert) gönnen. Das bewirkt immer etwas unterschiedliche jeweils "optimale" Arbeitspunkte der Sensoren. Das trifft natürlich nicht nur auf die Arbeitstemperatur selbst zu, sondern auch auf viele andere Sensoreigenschaften. Es wäre ja auch zu schön...

Aber in verschiedenen Messanordnungen sind die gemessenen Gasanteile stark temperaturabhängig (es gibt auch Kompensationsmaßnahmen mit anderen Nachteilen). So kalibriert man die Sensoren auf eine bestimmte Arbeitstemperatur und ich hab den Salat mit dem Konstanthalten.
Ein Beispiel: die Messung basiert auf Ionenleitung in Festkörperelektrolyten. Ist der Zustrom des Messgases begrenzt, d.h. werden alle entstehenden Ionen sofort und vollständig durch das angelegte elektrische Feld abtransportiert, ist im Idealfall die Strom/Gaskonzentrationskennlinie linear, unabhängig von der Temperatur. Nun muss man ja aber den Zustrom begrenzen. Und dieser ist zumindest mit der von uns verwendeten Technik stark temperaturabhängig.

Zusätzlich ist natürlich die Wiederholgenauigkeit der Flowmessung (Massestrom der Atemluft) ebenfalls stark von dem Reglertoleranzband abhängig.

Fazit: Deine zweite Aussage trifft es besser.

Gruss, Timo

@tiki

welche art von regler verwendet ihr ?

P/PI/PID/PD oder noch andere ?

wie hoch ist die totzeit der sensoren, die stellzeit der aktoren und wie gross ist die ausregelzeit (meine definition - vergangene zeit von 100% amplitude +/- bis zu der einer restregelabweichung von 10%), wir setzen jetzt mal konstante regelabweichungen voraus

wenn das alles im ms-bereich zu schaffen ist, meine hochachtung, ehrlich ...

die messung der strömungsgeschwindigkeit durch auswertung der abkühlung einer kugeloberfläche (luftrichtungsgebunden) ist doch die grundlage der meisten basisbestückungen von luftmengenmessern ala "Testo" und Co.

die konstanthaltung eben diese temperatur in der messkugel würde doch aber die messung der strömungsgeschwindigkeit neutralisieren, da das delta T zur Berechnung der luftgeschwindigkeit verwendet wird ... oder habe ich da etwas fehlverstanden ?

Du meine Güte, Du willst ja alles wissen! Nicht, das Du mich noch in Gewissenskonflikte ob der Geheimhaltung stürzt. Fürderhin hab ich ja schon betont, der Regelungstheorie _nicht_ mächtig zu sein, bitte ernstnehmen. Sonst werde ich mit meinem Viertelwissen von jedem Regelungsfritzen abgekocht.

Gegenwärtig funktionieren PI-und 3-Punkt-Regler ganz annehmbar, letzterer induziert (kann auch Influenz oder noch anderes sein) durch die großen Stellamplituden leider Störungen auf die eigentlichen Sensorsignale. Implementiert haben wir durchaus noch mehr Algorithmen, z.B. Polvorgaberegler, Parallelregler, kaskadierte P-/PID-Rgeler, Orientierungsregler. Die meisten haben aber ein Problem mit der ungenügenden Messsignalauflösung. So "zappelt" die Stellgröße wegen des für die Reglerstabilität notwendig großen P-Anteiles beim PI-Regler. Verschiedene Einstellverfahren (z.B. Ziegler-Nichols) führten nicht zum stabilen Regelverhalten, vielleicht haben wir da was falsch gemacht. Also ist hier wieder mal Probieren angesagt.

Die Sensoren haben m.W. keine Totzeit. Ein ehmaliger Diplomand hat sie analysiert und, soweit ich mich erinnere, ein PT2-Verhalten festgestellt. Ich kann z.Z. nicht nachschauen, bin erkältet zu Hause.
Interessant wären sicher Oszillogramme. Die Steilheit der Stellgröße ist ca. 1V/µs, im Wesentlichen unabhängig von der Amplitude, das stimmt ganz gut mit der Simu überein. Man muss unterscheiden zwischen Arbeitspunkt und Hoch-bzw. Runterfahren. Die Zeit zum Hochfahren wird nach unten begrenzt durch die max. Stellgröße, bei mir 24V, und den (veränderlichen) Heizerwiderstand => ergibt wirksame Heizleistung. Zusätzlich habe ich noch eine Strombegrenzung eingebaut, weil ich zwei Sensoren an einem 24V/2A-Netzteil betreibe, das gibt die max. Heizleistung vor. Runterfahren wird durch die thermische Zeitkonstante der Sensoren inkl. aller "nahen Umbauungen", wie Halterung etc. bestimmt. Es dauert etliche Sekunden, bis die Temperatur "unten" ist. Genaue Werte habe ich hier nicht zur Hand.

Das alles ist für uns jedoch nicht so interessant, weil uns primär die Ausregelung bei konstanter Führungsgröße wichtig ist. Hier treten solch große Regelabweichungen gar nicht erst auf. Größenordnung: Kaltwiderstand 10 Ohm, heiss 25 Ohm, Abweichung im Betrieb < 0,05 Ohm, inklusive Rauschen.
Und das funktioniert schon innerhalb weniger ms. Als Störgröße wirkt hauptsächlich nur die Gasströmung (0..>2m/s).

Für die Ausregelung _beliebiger_ Regelabweichungen in _einer_ Abtastzeit ist ja der dead-beat-Regler zuständig, das schaffen die anderen Regler natürlich nicht. Letzteren kann man auch für begrenzte Stellgrößen modifizieren, dann braucht er eben 1+n Abtastzeiten.

Das Hauptproblem ist, wie schon mal irgendwo erläutert, dass Heizer und Temperatursensor thermisch gesehen nicht sehr dicht zusammenliegen, erst dadurch ergibt sich die "höhere" Ordnung. Man kann auch den Heizer als Temp.-sensor nutzen, dann reicht ein reiner I-Regler, um die Regelabweichungen im Rauschen untergehen zu lassen. Zumindest kann man in der Visualisierung im PC keine mehr erkennen. Allerdings wird dann nicht die Temperatur am eigentlichen (Gas-)Messpunkt gemessen.

Testo, naja, gibt es unterschiedliche Auffassungen, ist jedenfalls eher Massenware.

Apropos Kugelsensor: das ILK Dresden entwickelte einen 3D-Raumströmungssensor, auch für sehr kleine Strömungsgeschwindigkeiten:
http://www.ilkdresden.de/de/leistungen/klima/stroemungssensor.htm
an dessen Elektronik ich mitarbeiten darf.
Dieser basiert aber auf einem anderen Prinzip: Durchflusssensoren.

Die Gassensoren sind keineswegs kugelförmig, sondern Plättchen. Deshalb ist die Einbaulage auch nicht egal und es muss immer (noch) kalibriert werden.

Das Mass für den Gas(masse-)strom ist hier der Wärmeaustrag, bildlich gesprochen: was die Luft mitnimmt, muss elektrisch als Heizleistung wieder rein. Ein deltaT gibt es nur mittelbar für die T-Regelung, "gemessen" wird die elektrische Heizleistung. Sofern einige Gasparameter bekannt sind, kann man, nach Kalibrierung, den Durchfluss in einem bekannten Querschnitt bestimmen. Ja, es gibt noch diverse andere Randbedingungen, ist uns klar.

Ich bitte nachträglich um Verzeihung ob des großen Ausflugs.

Gruss, Timo

Hallo Lothar,

ich war etwas vorschnell mit meinen (Trug-)Schlüssen und möchte dahingehend um Verzeihung bitten:

http://www.hifi-foru...orum_id=104&thread=2

Da war jemand fleißig und wohl erfolgreich mit einer solchen Lösung.
Ich sandte ihm schon eine Nachricht.

Gruß, Timo