Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PID Regler schwingt in Simulation. Was bringt abhilfe?


von C. H. (hedie)


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Hallo zusammen

Habe die angehängte Schaltung im LT-Spice aufgebaut.
Die Simulation funktioniert grundsätzlich ganz gut.

Leider schwingt die Regelung.
Es soll auf den Strom des Shunts (1 Ohm) geregelt werden.
Derzeit gebe ich einen Puls vor.

Wenn ich nach dem Shunt ein RC Glied einfüge, läuft das ganze stabil,
jedoch nicht mit genau jenem gewünschten Strom, da die Regelschleife auf 
den Wert nach dem RC Regelt und nicht auf das was vor dem RC am Shunt 
liegt.

Hoffe jemand hat eine Idee!

Danke schonmal

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Claudio H. schrieb:
> Leider schwingt die Regelung.

Das deutet im Allgemeinen darauf hin, das entweder P zu gross ist oder I 
zu klein. Gibts einen bestimmten Grund, die Regelung in Hardware zu 
giessen? Wenn ja, musst du vermutlich die Parameter trimmbar machen, um 
das System in der realen Welt anzupassen.
Ein erster Ansatz wäre, D abzutrennen und nur mit P und I ein stabiles 
System zu bekommen.

: Bearbeitet durch User
von Pandur S. (jetztnicht)


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Das Ganze ist viel zu kompliziert. Lass 90% weg. Eine Stromregelung 
macht man mit einem einzigen Opamp. Nach den ueblichen Schemas.
Und wozu das Ganze ? Was fuer eine Last soll da hin ?
Fuer eine LED ?

von Achim S. (Gast)


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Uff, 5 OPV hintereinadergeschaltet in einer Rückkoppelschleife? Und 
einige davon nur um das Signal doppelt zu invertieren statt z.B. einen 
Spannungsfolger einzusetzen? Und wieso baust du C3 neben den Shunt, wenn 
du das Zeitverhalten des Regelkreises doch eigentlich über die 
PID-Einstellung festlegen willst?

Ich würde dir empfehlen, diese wesentlich einfachere Variante eines 
Regelkreises zu wählen (untere Schaltung mit MOSFET):
http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor

Ist zwar kein PID, aber damit bekommst du schnell eine stabile Regelung 
realisiert. Wenn dir ihre Performance nicht reicht (z.B. Genauigkeit), 
kannst du sie durch Austausch des OPV verbessern.

von C. H. (hedie)


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Besten Dank für eure Antworten

Ziel ist es, eine Elektronische Last zu bauen.
Deshalb kann ich nicht viel über die spätere Last aussagen, da diese ja 
individuell angeschlossen wird.

Genügt auch für eine Elektronische Last ein einfacher Regelkreis?

von Dietrich L. (dietrichl)


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Claudio H. schrieb:
> Genügt auch für eine Elektronische Last ein einfacher Regelkreis?

Das hängt (natürlich) von den Eigenschaften der Last ab: ohmsch, 
induktiv, kapazitiv, nicht linear oder konstant (Schaltung mit aktiven 
Bauelementen).

Diese Last ist ja Deine Regelstrecke. Und damit das stabil läuft und 
optimale Regeleigenschaften hat, muss der Regler dazu passen.

Insofern ist Dein Ansatz gar nicht so falsch - Du musst "nur" die 
Parameter P-I-D passend zur Regelstrecke richtig einstellen. Und das 
kann je nach Last mühselig sein - daher "nur" in Anführungszeichen.

Natürlich gibt es eine Reglereinstellung, die ein Schwingen bei einer 
Menge verschiedener Lasten verhindert - aber dann sind die 
Regeleigenschaften je nach Last suboptimal.

Gruß Dietrich

von Achim S. (Gast)


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Claudio H. schrieb:
> Ziel ist es, eine Elektronische Last zu bauen.
> Deshalb kann ich nicht viel über die spätere Last aussagen, da diese ja
> individuell angeschlossen wird.
>
> Genügt auch für eine Elektronische Last ein einfacher Regelkreis?

Wenn später außen etwas "kompliziertes" angeschlossen werden soll, dann 
kann es durchaus sein, dass ein PID-Regler ein besseres Verhalten 
liefert als der einfache OPV. Allerdings nur, wenn der Regler extra für 
die komplizierte äußere Schaltung optimiert ist (die du aber leider 
nicht vorhersagen kannst).

Also bleibt auch dir auch da nur die Möglichkeit, die Regelung möglichst 
gutmütig aufzubauen, so dass sie für möglichst viele äußere 
Beschaltungen stabil ist. Und das wird dir mit dem einfachen Regelkreis 
besser gelingen als mit deinem bisherigen Schaltungsansatz.

von B e r n d W. (smiley46)


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Reduziere mal C2 auf 470 pF oder lass den D-Anteil gleich weg.

Normalerweise reicht für die Schaltung ein OPV, die vielen Stufen 
erhöhen IMO das Schwingrisiko.

Wie hier das zweite Schaltbild:
http://www.fingers-welt.de/phpBB/viewtopic.php?f=14&t=162

von Achim S. (Gast)


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Ach ja, noch eine Anmerkung: wenn deine elektronische Last ernsthaft 
Leistung wegbruzzeln soll (und deine Simu sieht ja zumindest nach einem 
Strom von 3A aus), dann musst du auch darauf achten, dass der vewendete 
FET für dauerhaften Betrieb im Abschnürbereich bei hohen Leistungen 
geeignet ist. Viele moderne FETs sind dafür eher schlecht, die sind nur 
für den Schaltbetrieb vorgesehen.

Du kannst mal in der Forumssuche den Suchbegriff "Linearbetrieb" 
eingeben...

von C. H. (hedie)


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Achim S. schrieb:
> Ach ja, noch eine Anmerkung: wenn deine elektronische Last ernsthaft
> Leistung wegbruzzeln soll (und deine Simu sieht ja zumindest nach einem
> Strom von 3A aus)

Danke für eure Zahlreichen Antworten.

Ja es soll dauerhaft Leistung verbraucht werden.
Dieser Umstand ist mir neu und war mir nicht bewusst. werde mich 
diesbezüglich noch Informieren.

Achim S. schrieb:
> Und das wird dir mit dem einfachen Regelkreis
> besser gelingen als mit deinem bisherigen Schaltungsansatz.

Danke für den Input.

Nach all euren Kommentaren, werde ich wohl doch auf einen einzelnen OPV 
zurückgreifen für die Regelung.

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