Hey Leute! Ich hab' mal ne Frage: Die meisten Regelungstechnischen Auslegungsverfahren etc gehen von einer konstanten Sampletime und damit von äquidistant abgetastetetn Werten aus. Aber wie in der Realität kann ich davon ausgehen? Es gibt doch immer Laufzeitschwankungen (puffer voll, bus belegt), insbesondere, wenn ich z.B. Blockweise Daten per Funk übertrage - es ist doch nicht unwahrscheinlich, dass ich gerade bei Funkübertragung Daten verliere? Wird sowas überhaupt nicht beachtet, oder wird die sampletime immer mitgeschickt bzw berechnet, z.B. mit Hilfe von timestamps? Dann müsste aber jeder Filter, Regelungsalgo, was auch immer die Abtastzeit bei jedem Schritt mit einrechnen; Wird das wirklich so gemacht? Oder was ist, wenn das Zeitverhalten der Stelleinrichtung nicht bekannt ist? Ich habe hier z.B. den Fall, dass ich zwar weiß, dass eine Information (das ist die Stellgröße des Reglers) alle 80ms gepulst wird, aber nicht, wann. Im schlimmsten Fall handele ich mir (falls meine Abtastrate ebenfalls 80ms groß ist) bis zu 160ms Totzeit ein. Ich kann natürlich den Regler höher takten, z.B. auf 10ms, aber dann hätte ich bis zu 8 Zyklen, die umsonst berechnet worden sind und immer noch 80ms Totzeit. Gibt es für solche Probleme Lösungsmöglichkeiten? Vielen Dank! Jan edit: eventuell ist das Thema im DSP Forum besser aufgehoben, sorry!
@Jan K. (jan_k) >Die meisten Regelungstechnischen Auslegungsverfahren etc gehen von einer >konstanten Sampletime und damit von äquidistant abgetastetetn Werten >aus. Jo. >Aber wie in der Realität kann ich davon ausgehen? Indem man es richtig macht (tm). > Es gibt doch immer >Laufzeitschwankungen (puffer voll, bus belegt), sicher, aber es gibt auch Timer-Interrupts und entsprechende Prioritäten. Damit sind die WICHTIGEN Kernroutinen immer gleichmäßig dran. > insbesondere, wenn ich >z.B. Blockweise Daten per Funk übertrage - es ist doch nicht >unwahrscheinlich, dass ich gerade bei Funkübertragung Daten verliere? Funkübertragung und Regelung sind verschiedene Dinge, auch wenn man sie kombinieren kann. >Wird sowas überhaupt nicht beachtet, Doch. >oder wird die sampletime immer >mitgeschickt bzw berechnet, z.B. mit Hilfe von timestamps? Das ist eine Möglichkeit. Aber Regelschleifen über Funkstrecken sind ein Thema für sich. Die meisten Haben KEINEN Funk, der dazwischen funken kann ;-) >Dann müsste >aber jeder Filter, Regelungsalgo, was auch immer die Abtastzeit bei >jedem Schritt mit einrechnen; Wird das wirklich so gemacht? Siehe oben. Das ist was für die oberen Semester. >Oder was ist, wenn das Zeitverhalten der Stelleinrichtung nicht bekannt >ist? Dann sollte man es möglichst rausfinden. > Ich habe hier z.B. den Fall, dass ich zwar weiß, dass eine >Information (das ist die Stellgröße des Reglers) alle 80ms gepulst wird, >aber nicht, wann. Im schlimmsten Fall handele ich mir (falls meine >Abtastrate ebenfalls 80ms groß ist) bis zu 160ms Totzeit ein. Kann passieren.
Hi Falk, erstmal vielen Dank für Deine Antwort! Falk Brunner schrieb: > @Jan K. (jan_k) > >>Aber wie in der Realität kann ich davon ausgehen? > > Indem man es richtig macht (tm). > Stark :D >> Es gibt doch immer >>Laufzeitschwankungen (puffer voll, bus belegt), > > sicher, aber es gibt auch Timer-Interrupts und entsprechende > Prioritäten. Damit sind die WICHTIGEN Kernroutinen immer gleichmäßig > dran. Dessen bin ich mir bewusst. Aber es gibt durchaus Systeme, die nicht nur aus einem oder mehreren µCs bestehen, sondern z.B. aus (realtimefähigen) PCs mit Simulink/Matlab oder so. Konkret hier: Simulink PC mit real time windows target sampelt (und pollt damit den seriellen Port) mit z.B. 1ms. Auf dem µC wird alle 10ms ein timer Interrupt angestoßen, der Messungen macht. Die variieren aber immer ganz leicht, kann durchaus 1 oder ne halbe ms sein. An dem PC treten dann durchaus Schwankungen um eben die 1,2 ms auf. Keine Ahnung wie man das, außer durch event handling (inkl. verschicken von timestamps) in den Griff kriegen soll.. > >> insbesondere, wenn ich >>z.B. Blockweise Daten per Funk übertrage - es ist doch nicht >>unwahrscheinlich, dass ich gerade bei Funkübertragung Daten verliere? > > Funkübertragung und Regelung sind verschiedene Dinge, auch wenn man sie > kombinieren kann. > Klar sind es das. Aber angenommen ich benötige die Daten über Funk zur Regelung.. >>Wird sowas überhaupt nicht beachtet, > > Doch. Ok. Und es wird irgendwie versucht, trotzdem alles zu synchroniesieren und äquidistant gerechnet? > >>oder wird die sampletime immer >>mitgeschickt bzw berechnet, z.B. mit Hilfe von timestamps? > > Das ist eine Möglichkeit. Aber Regelschleifen über Funkstrecken sind ein > Thema für sich. Die meisten Haben KEINEN Funk, der dazwischen funken > kann ;-) > Tjoar ok :) Solls aber geben, deswegen frage ich ja ;)) >>Dann müsste >>aber jeder Filter, Regelungsalgo, was auch immer die Abtastzeit bei >>jedem Schritt mit einrechnen; Wird das wirklich so gemacht? > > Siehe oben. Das ist was für die oberen Semester. > Unglücklicherweise (falls du wirklich Semester im uni Sinne meinst) kommt nur noch ein Master Semester in dem nichtlineare Regelung drankommt. Von nicht äquidistanten sampleraten habe ich hier leider noch nie was gehört ;) >>Oder was ist, wenn das Zeitverhalten der Stelleinrichtung nicht bekannt >>ist? > > Dann sollte man es möglichst rausfinden. Dann müsste die Einrichtung auch mit dem PC oder dem µC synchronisiert werden.. > >> Ich habe hier z.B. den Fall, dass ich zwar weiß, dass eine >>Information (das ist die Stellgröße des Reglers) alle 80ms gepulst wird, >>aber nicht, wann. Im schlimmsten Fall handele ich mir (falls meine >>Abtastrate ebenfalls 80ms groß ist) bis zu 160ms Totzeit ein. > > Kann passieren. Würde mich halt auch mal über Erfahrungsberichte freuen; Wird asynchron und per interrupt/event geregelt, oder ist das eher untypisch? Schöne Grüße, Jan
Jan K. schrieb: > Würde mich halt auch mal über Erfahrungsberichte freuen; Wird asynchron > und per interrupt/event geregelt, oder ist das eher untypisch? Im Auto laufen viele Regler/Filter drehzahlsynchron. z.B. 600 - 6000 RPM. Jan K. schrieb: > oder wird die sampletime immer > mitgeschickt bzw berechnet, z.B. mit Hilfe von timestamps? Dann müsste > aber jeder Filter, Regelungsalgo, was auch immer die Abtastzeit bei > jedem Schritt mit einrechnen; Wird das wirklich so gemacht? Genau so. Wobei Totzeiten wie beim Funk tödlich sind für jeden Algorithmus. Jan K. schrieb: > Gibt es für solche Probleme Lösungsmöglichkeiten? Den Regler auf dem uC rechnen und nur die Sollwerte/Parameter per Windows-Rechner vorgeben. Gruß Anja
Jan K. schrieb: > Klar sind es das. Aber angenommen ich benötige die Daten über Funk zur > Regelung.. Dann hast du ein ernstes Problem. Das bedeutet nämlich, daß du vor der Dimensionierung der Regelung erst einmal intensive Forschungen zur Zuverlässigkeit der Funkstrecke betrieben mußt (statistisch belastbares Material), daraus dann eine optimiertes Übertragungsprotokoll ableiten mußt und daraus dann wieder ein (immer unerwünschtes) zusätzliches Zeitglied in deinem Regelkreis, welches die Regelung im Minimum langsamer und/oder ungenauer machen wird. Und das Schlimmste: Selbst nach der ganzen Arbeit kann jede unerwartete Funktstörung (die in der ursprünglichen Analyse nicht enthalten war) das System immer noch vollständig zum Entgleisen bringen. Sowas tut man sich ohne Not nicht an. Kabel ist immer billiger. OK, auch da kann es Kabelbruch geben. Die Auswirkungen sind dann die gleichen.
@Jan K. (jan_k) >Dessen bin ich mir bewusst. Aber es gibt durchaus Systeme, die nicht nur >aus einem oder mehreren µCs bestehen, sondern z.B. aus (realtimefähigen) >PCs mit Simulink/Matlab oder so. >Konkret hier: Simulink PC mit real time windows target sampelt (und >pollt damit den seriellen Port) mit z.B. 1ms. Auf dem µC wird alle 10ms >ein timer Interrupt angestoßen, der Messungen macht. Die variieren aber >immer ganz leicht, kann durchaus 1 oder ne halbe ms sein. An dem PC >treten dann durchaus Schwankungen um eben die 1,2 ms auf. Keine Ahnung >wie man das, außer durch event handling (inkl. verschicken von >timestamps) in den Griff kriegen soll.. PCs sind nicht wirklich geeignet für richtig strenge Zeitabläufe. >Klar sind es das. Aber angenommen ich benötige die Daten über Funk zur >Regelung.. Dann wird es sportlich. >Ok. Und es wird irgendwie versucht, trotzdem alles zu synchroniesieren >und äquidistant gerechnet? Keine Ahnung, solche Problem hatte ich noch nicht. Kann schon sein. >Unglücklicherweise (falls du wirklich Semester im uni Sinne meinst) >kommt nur noch ein Master Semester in dem nichtlineare Regelung >drankommt. Von nicht äquidistanten sampleraten habe ich hier leider noch >nie was gehört ;) Jain. Ich meinte, das ist anspruchsvoll und wird nicht notwendigerweise in den meisten Vorlesungen gelehrt, ist was für Spezialisten.
Was ihr sagt ist alles mehr oder weniger richtig. Man muß aber auch die Dynamik der Regelstrecke berücksichtigen. Wenn die Strecke nur alle 100ms auf neue Stellwerte reagieren kann/muß, macht es keinen Sinn, jede us regeln zu wollen. Damit die Regelung gut funktioniert und stabil bleibt, müssen die Eigenschaften der Regelstrecke bekannt sein und bei der Auslegung der Regelung berücksichtigt werden. Totzeiten (egal woher sie kommen) sind für die Stabilität des Reglers gefährlich und sollten vermieden oder klein im Vergleich zur Dynamik der Regelstrecke sein. Wie soetwas gemacht wird steht in der Fachliteratur über (diskrete/digitale) Regelungen. Beispiel: Kochtopf mit Wasser auf dem Herd. Wenn man jede Sekunde an der Einstellung des Herds herumfummelt dauert es bestimmt länger bis das Wasser kocht als wenn man den Herd erst einmal auf volle Leistung stellt. Allerdings sollte man auch nicht nur alle 20min nachschauen ob das Wasser (über)kocht. In welchen Zeitabständen hängt von den Randbedingungen (Regelstrecke) ab. Wenn ein 20Liter Topf auf einem 3kW Herd steht, reicht es vielleicht alle 5min nachzuschauen. Handelt es sich nur um 100ml auf dem gleichen 3kW Herd, ist das Wasser in den 20min sicherlich komplett verdampft.
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