Totzeiten in Regelungszechnik

[Jasmin N. (Firma: Keine Angabe) (jasmin_89)]

Ich habe eine generelle Frage zur Regelungstechnik. Verursachen 
Massenträgheitsmomente bei dynamischen Maschinen auch Totzeiten? Also 
wenn ich z.b einen Roboter steuern möchte und sage ich will von Punkt A 
nach B fahren treten da auch gewisse Verzögerungen bzw. Totzeiten auf?
Ich habe mir folgende Verzögerungen überlegt, die in dem Fall auftreten 
können:
- Massenträgheitsmoment der einzelnen Roboterachsen müssen überwunden 
werden
- Steuerungstechnische Verzögerungen, die einzelnen Signale und 
Messwerte müssen ja gemessen und ausgewertet werden bis das Signal an 
das Stellglied (Achsen-Gelenke) geschickt wird.

Diese Verzögerungen können einen Regelkreis instabil machen und können 
mit einem normalen PID-Regler nicht ausgeglichen werden. Dazu benötigt 
man einen Smith-Prädiktor.

Also daher meine Frage ob Totzeiten sowohl Mechanisch 
(Massenträgheitsmomente) und Steuerungstechnisch (Signalverarbeitung) 
auftreten können?

[Walter T. (nicolas)]

Jasmin N. schrieb:
> Also daher meine Frage ob Totzeiten sowohl Mechanisch
> (Massenträgheitsmomente) und Steuerungstechnisch (Signalverarbeitung)
> auftreten können?

Ja, aber Massenträgheit ist keine Totzeit, Massenträgheit ist ein 
Verzögerungsglied.

[Wolfgang (Gast)]

Jasmin N. schrieb:
> Verursachen Massenträgheitsmomente bei dynamischen Maschinen auch Totzeiten?

Nein
Eine Totzeit entsteht, wenn die Änderung einer Stellgröße sich nicht 
sofort auf das System auswirkt, weil z.B. eine Mechanik nicht spielfrei 
ist oder eine Änderung in einem strömenden Medium erst nach einer 
gewissen Fließdauer ankommt.

[Matthias D. (marvin42)]

Zusatzinfo:
Industrieroboter "umgehen" das Problem indem man eine Bahn(Vor)planung 
anwendet die so agiert, dass Massenträgheiten quasi keine Rolle spielen, 
das war zumindest bis ca 2000 früher so. Alle neueren Systeme (KUKA, ABB 
etc) unterstützen Dynamikmodelle die Trägheiten einbeziehen, aber auch 
bei denen wird das in der Vorplanung gemacht.
Wenn die Roboterbewegung tatsächlich stattfindet bzw ausgeführt wird, 
dann hat man idR einen dreistufigen Regler: einen PID-Stromregler für 
den Motor, dann darüber einen Drehzahlregler und ganz außen einen 
PID-Positionsregler.
Eine Roboterbewegung wird so ausgeführt, dass ein Interpolator 
Zielpositionen generiert und das og Regelsystem diesen "hinterherläuft". 
Der dabei entstehende Schleppfehler ist klein.

[Jasmin N. (Firma: Keine Angabe) (jasmin_89)]

Ok Danke für die Informationen.
Aber generell bringt ein Verzögerungsglied keine Instabilität in die 
Regelung? Ein RC-Glied hat ja auch eine Verzögerung und es braucht halt 
eine gewisse Zeit bis der Kondensator voll aufgeladen ist. Also müsste 
eine reine Verzögerung keine Instabilität verursachen? Totzeit hingegen 
schon.

@marvin42: Meinst du mit Bahnvorplanung eine Vorsteuerung?

[Walter T. (nicolas)]

Jasmin N. schrieb:
> @marvin42: Meinst du mit Bahnvorplanung eine Vorsteuerung?

Nein. Vorsteuerung und Bahnplanung sind komplett verschiedene Techniken.

[Realität (Gast)]

Bahnplanung ist das Berechnen einer Trajektorie -> Optimalsteuerung. Das 
ist dann die Führungsgröße für den Regelkreis. Z.B. mit 
Flachheitsbasierter Vorsteuerung lassen sich Trajektorien leicht 
berechnen.

[Olaf (Gast)]

> Aber generell bringt ein Verzögerungsglied keine Instabilität in die
> Regelung?

Eine Regelung ist nicht wegen irgendwas instabil. Eine Regelung
besteht aus einer Strecke und einem Regler. Beides zusammen kann dann 
stabil oder instabil sein. Es kann da durchaus Systeme geben die 
instabil werden wenn du eine Verzoegerung hinzufuegst, das ist sogar 
eher wahrscheinlich, aber es koennte auch anders rum sein.

Die Idee hinter der Regelungstechnik ist ja das du ein dir unbekanntes 
System charakterisierst, also ein Model davon bildest, um dann aus 
deinem Werkzeugkasten einen dafuer geeigneten Regler zu ziehen welchen 
du dann parametrierst und mit einfachen mathematischen Werkzeugen auf 
Stabilitaet abklopfen kannst.

Olaf