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5 Generelle Konzepte
Betriebsmodus Cyclic Synchronous Position
Über die externen Zielvorgaben "Positionsvorgabe/Zeiteinheit" können die Beschleunigungs- und
Verzögerungsrampen beeinflusst werden.
Betriebsmodus Cyclic Synchronous Velocity
Über die externen Zielvorgaben "Positionsvorgabe/Zeiteinheit" können die Beschleunigungs- und
Verzögerungsrampen beeinflusst werden.
5.1.3 Closed Loop
5.1.3.1 Einführung
Die Closed Loop-Theorie geht auf die Vorstellung eines Regelkreises zurück. Eine am System einwirkende
Störgröße soll möglichst schnell und ohne bleibende Abweichung ausgeregelt werden, um die Regelgröße
wieder an die Führungsgröße anzugleichen.
Closed Loop am Beispiel einer Drehzahlregelung:
Führungsgröße
Soll-Drehzahl
Regler
PI
, PI
I
V
I
ist
PI
=
Proportional-/Integralregler Stromregelkreis
I
PI
=
Proportional-/Integralregler Drehzahlregelkreis
V
I
=
Aktueller Strom
ist
V
=
Aktuelle Drehzahl
ist
Das Closed Loop-Verfahren wird auch als "Sinuskommutierung über Encoder mit feldorientierter Regelung"
bezeichnet. Kern der Closed Loop-Technologie ist die leistungsangepasste Stromregelung sowie die
Rückführung der Istwerte des Prozesses. Über die Signale eines Sensors wird die Rotorlage erfasst und
es werden in den Motorwicklungen sinusförmige Phasenströme erzeugt. Durch die Vektorregelung des
Magnetfelds ist gewährleistet, dass das Statormagnetfeld immer senkrecht zum Rotormagnetfeld steht und
die Feldstärke genau dem gewünschten Drehmoment entspricht. Der in den Wicklungen so gesteuerte
Strom sorgt für eine gleichmäßige Motorkraft und führt zu einem besonders ruhig laufenden Motor, der sich
genau regeln lässt.
Die für die Betriebsart Closed Loop notwendige Rückführung der Regelgrößen kann mit verschiedenen
Technologien realisiert werden. Neben der physischen Rückführung mit Encoder oder Hall-Sensoren,
ist auch eine virtuelle Erfassung der Motorparameter durch eine softwarebasierte Modellberechnung
möglich. Physikalische Größen, wie Geschwindigkeit oder Gegen-EMK, können mit Hilfe eines sogenannten
"Beobachters" aus den Daten des Stromreglers rekonstruiert werden. Mit dieser Sensorless-Technologie
erhält man einen "virtuellen Drehgeber", der ab einer gewissen Minimalgeschwindigkeit die Positions- und
Drehzahlinformation mit der gleichen Präzision liefert wie ein realer optischer oder magnetischer Drehgeber.
Alle Steuerungen von Nanotec, welche die Betriebsart Closed Loop unterstützen, implementieren eine
feldorientierte Regelung mit einer sinuskommutierten Stromregelung. Die Schrittmotoren und BLDC-
Motoren werden also genauso geregelt wie ein Servomotor. Mit der Betriebsart Closed Loop können
Version: 1.0.0 / FIR-v2213
Stellglied
Stromhöhe/-winkel
V
ist
Störung
Drehmoment-
schwankungen
Regelgröße
Ist-Drehzahl
50
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