Theoretische Grundlage

Der PID-Drehzahl-/Geschwindigkeitsregler ist applikationsabhängig einzustellen und zu optimieren.

Die exakte mathematische Beschreibung aller Größen des Regelkreises stellt sich in der Praxis häufig als sehr aufwendig und schwierig dar. Daher soll hier ein einfaches Verfahren gezeigt werden, mit dem der Regler praktisch eingestellt werden kann.

Dazu ist auf den Eingang des Reglers ein Drehzahlsprung (ohne Rampe) als Führungsgröße zu geben. Die Sprungantwort, der Drehzahlistwert, ist zur Beurteilung der Reglereinstellung heranzuziehen. Bei Vorgabe des Drehzahlsprungs ist darauf zu achten, dass der Antrieb unterhalb der Drehmomentgrenze betrieben wird. 

 

Stellen Sie den Regler wie folgt ein:

  1. Einstellen der ID100 'DZR Proportionalverstärkung KP' Kp mit ID101 = 0 (Tn), ID102 = 0 (Td)
  2. Einstellen der ID101 'DZR Nachstellzeit TN' Tn mit ID100 = konst. (Kp), ID102 = 0 (Td)
  3. Einstellen der ID102 'DZR Differenzierzeit TD' Td mit ID100 = konst. (Kp), ID101 = konst. (Tn)

Sprungantwort des optimierten Drehzahlregelkreises 

Bei einem optimal eingestellten PID-Regler darf der Drehzahlistwert als Antwort auf einen Sollwertsprung maximal 20% überschwingen.

Am Ausgang des Drehzahlreglers können zwei PT1 Filter konfiguriert werden.

Vgl. ID32928 'Zeit Filter 1' und ID32929 'Zeit Filter 2'

 

Relevante Parameter:
Parameter Parameter-Bezeichnung

ID100

'DZR Proportionalverstärkung KP'

ID101

'DZR Nachstellzeit TN'

ID102

'DZR Differenzierzeit TD'

ID32928 

'Zeit Filter 1'

ID32929 

'Zeit Filter 2'

 

Einstellen der Proportionalverstärkung Kp

ID102 ('DZR Differenzierzeit TD', Td) und ID101 ('DZR Nachstellzeit TN', Tn) auf 0 setzen, der Regler arbeitet dann als P-Regler.

Durch Erhöhen der 'DZR Proportionalverstärkung KP' KP wird der Regler zum Überschwingen um 50% gebracht. Die Istdrehzahl hat dann einen Verlauf vergleichbar der Kurve mit der durchgezogenen Line:

Halbieren Sie den ermittelten Wert für die 'DZR Proportionalverstärkung KP' KP und tragen den halbierten Wert in ID100 ein.

Einstellen der Nachstellzeit Tn

Mit dem Intergralanteil (I-Anteil) im Regler wird die aus dem P-Regler resultierende Reglerabweichung ausgeregelt.

Die Integrationszeit wird, ausgehend von einem Anfangswert, z.B. 100ms, so weit verkleinert, bis die Einschwingzeit minimal ist. Mit optimal eingestellter Nachstellzeit folgt der Drehzahlistwertverlauf (Sprungantwort) etwa der Kurve mit der durchgezogenen Linie:

Bei einem optimal eingestellten PI-Regler darf der Drehzahlistwert als Antwort auf einen Sollwertsprung maximal 20% überschwingen.

Einstellen der Differenzierzeit Td

Die Differenzierzeit Td wird so weit vergrößert, bis die gewünschte Dämpfung der Sprungantwort erreicht ist. Die Kurve mit der durchgezogenen Linie dient als Anhaltspunkt zur Einstellung des D-Anteils.