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Verstärkungen des Drehzahlregelkreises (Pr 00.007 {03.010}, Pr 00.008 {03.011}, Pr 00.009 {03.012})
Die Verstärkungen des Drehzahlregelkreises bestimmen das Verhalten des Drehzahlreglers bei einer Änderung des Drehzahlsollwertes. Der Drehzahlregler arbeitet
mit proportionalen (Kp) und integralen (Ki) Vorsteuersignalen und einem differenziellen Rückführungssignal (Kd). Der Umrichter kann zwei Parametersätze mit
diesen Verstärkungen speichern. Einer dieser Parametersätze kann zur Verwendung durch den Drehzahlregler mithilfe von Pr 03.016 ausgewählt werden.
Bei Pr 03.016 = 0 werden die Verstärkungen Kp1, Ki1 und Kd1 (Pr 00.007 bis Pr 00.009) verwendet, bei Pr 03.016 = 1 werden die Verstärkungen Kp2, Ki2 und Kd2
(Pr 03.013 bis Pr 03.015) verwendet. Pr 03.016 kann mit freigegebenem bzw. gesperrtem Regler geändert werden. Bei Lasten, die hauptsächlich konstante
Trägheit und konstantes Drehmoment aufweisen, kann der Umrichter die erforderlichen Werte für Kp und Ki zur Ermittlung des erforderlichen Verdrehwinkels bzw.
einer von Pr 03.017 abhängigen Bandbreite berechnen.
Drehzahlregler Proportionalverstärkung (Kp), Pr 00.007 {03.010} und Pr 03.013
Wenn die proportionale Verstärkung ungleich null und die integrale Verstärkung auf null gesetzt ist, arbeitet der Regler nur mit einer Proportionalkomponente.
Zum Generieren eines Drehmomentsollwerts ist dann ein Drehzahlfehler erforderlich. Aus diesem Grund tritt beim Erhöhen der Motorlast zwischen Soll- und Istwert
der Drehzahl eine Differenz auf. Diese Verstellung hängt von der Höhe der proportionalen Verstärkung ab. Je höher die Verstärkung, desto kleiner ist der
Drehzahlfehler für eine gegebene Last. Bei Einstellung einer zu hohen Proportionalverstärkung kann es zu starken akustischen Störsignalen oder zu Instabilitäten
im Regelverhalten kommen.
Drehzahlregler Integralverstärkung (Ki), Pr 00.008 {03.011} und Pr 03.014
Die integrale Verstärkung verhindert eine Drehzahlabweichung. Der Drehzahlfehler wir über einen gewissen Zeitraum aufsummiert und zur Generierung des
erforderlichen Drehmomentsollwerts ohne Drehzahlfehler verwendet. Durch Erhöhen der I-Verstärkung wird die zum Erreichen des korrekten Drehzahlwerts
benötigte Zeit verringert und die Steifigkeit des Systems erhöht, d. h. die Positionsabweichung, die durch Anlegen eines Lastdrehmoments an den Motor erzeugt
wird, wird reduziert. Leider wird durch Erhöhung der integralen Verstärkung auch die Systemdämpfung verringert, was nach einer Änderung des Eingangssignals
ein Überschwingen zur Folge hat. Für eine gegebene integrale Verstärkung kann die Dämpfung durch Erhöhung der proportionalen Verstärkung verbessert werden.
Es muss ein Kompromiss gefunden werden, bei dem Systemantwort, Stabilität und Dämpfung für den jeweiligen Anwendungsfall angemessen sind. Im sensorlosen
RFC-A-Modus ist es unwahrscheinlich, dass die I-Verstärkung deutlich über 0,50 angehoben werden kann.
Differenzielle Verstärkung (Kd), Pr 00.009 {0 3.012} und Pr 03.015
Die differenzielle Verstärkung wird zum Bereitstellen einer zusätzlichen Dämpfung im Rückführungspfad des Drehzahlreglers zur Verfügung gestellt. Der D-Anteil
ist so implementiert, dass keine übermäßigen Störsignale in den Regelkreis eingeführt werden, die normalerweise mit dieser Funktion verbundenen sind.
Durch Erhöhung der Differenzialkomponente wird das durch zu geringe Dämpfung hervorgerufene Überschwingen verringert. Für die meisten Anwendungsfälle ist
jedoch die alleinige Verwendung von proportionaler und integraler Verstärkung ausreichend.
Zum Abgleich der Verstärkungen des Drehzahlregelkreises existieren je nach
Einstellung von Pr 03.017 sechs Methoden:
1.
Pr 03.017 = 0, manuelle Eingabe.
Hier muss an den Analogausgang 1 zur Überwachung der
Drehzahlrückführung ein Oszilloskop angeschlossen werden.
Ändern Sie den Drehzahlsollwert des Umrichters. Beobachten Sie am
Oszilloskop die Antwort des Umrichters.
Die proportionale Verstärkung (Kp) muss zuerst konfiguriert werden.
Der Wert sollte bis zu dem Punkt erhöht werden, an dem ein Überschwingen
auftritt. Dann kann er leicht verringert werden.
Danach muss die integrale Verstärkung (Ki) bis zu dem Punkt erhöht
werden, an dem die Drehzahl instabil wird.
Jetzt kann die proportionale Verstärkung erhöht werden. Dann muss der
soeben beschriebene Prozess solange wiederholt werden, bis die
Systemantwort der hier dargestellten idealen Systemantwort am nächsten
kommt.
Im Diagramm sind die Auswirkungen falscher P- und I-Werte sowie die
ideale Systemantwort dargestellt.
2.
Pr 03.017 = 1, Eingabe der Bandbreite.
Ist eine bandbreitenbasierte Konfiguration erforderlich, kann der Umrichter
Kp und Ki berechnen, wenn die folgenden Parameter korrekt konfiguriert
sind:
Pr 03.020 - Erforderliche Bandbreite
Pr 03.021 - Erforderlicher Dämpfungsfaktor
Pr 03.018 = Motor- und Lastträgheit
Mit einer mechanischen Lastmessung kann der Umrichter die Motor- und
Lastträgheit ermitteln (siehe Autotune Pr 00.040 weiter oben in dieser
Tabelle).
3.
Pr 03.017 = 2, Eingabe des Verdrehwinkels
Wenn eine auf dem Verdrehwinkel beruhende Optimierung erforderlich ist,
kann der Umrichter Kp und Ki dann berechnen, wenn die folgenden
Parameter richtig eingestellt sind.
Pr 03.019 - Erforderlicher Verdrehwinkel
Pr 03.021 - Erforderlicher Dämpfungsfaktor
Pr 03.018 - Motor- und Lastträgheit Mit einer mechanischen
Lastmessung kann der Umrichter die Motor- und Lastträgheit ermitteln
(siehe Autotune Pr 00.040 weiter oben in dieser Tabelle).
4.
Pr 03.017 = 3, Kp-Verstärkung mal 16
Ist Optimierungsmethode Drehzahlregler (03.017) = 3, wird die vom
Umrichter verwendete gewählte Proportionalverstärkung mit 16 multipliziert.
Digitax HD M753 Betriebsanleitung: Steuereinheit
Ausgabenummer: 3
Elektrische
Bedienung und
Basis-
Installation
Softwarestruktur
parameter
Inbetrieb-
EtherCAT-
Optimierung
nahme
Schnittstelle
Soll-Geschwindigkeit
Unzureichende Proportional-
verstärkung [00.007]
Übermäßige Proportional-
verstärkung [00.007]
Übermäßige Integral-
verstärkung [00.008]
Ideale Systemantwort
5. Pr 03.017 = 4 - 6
Ist Optimierungsmethode Drehzahlregler (03.017) auf einen Wert zwischen 4
und 6 gesetzt, werden Drehzahlregler Proportionalverstärkung Kp1 (03.010)
und Drehzahlregler Integralverstärkung Ki1 (03.011) automatisch eingerichtet,
um die Bandbreiten in der unten stehenden Tabelle und einen einheitlichen
Dämpfungsfaktor zu erhalten. Diese Einstellungen erlauben eine niedrige,
standardmäßige und hohe Regeldynamik.
Pr 03.017
4
5
6
6. Pr 03.017 = 7
Bei Drehzahlregler-Konfigurationsmethode (03.017) = 7 werden Drehzahlregler-
Proportionalverstärkung Kp1 (03.010), Drehzahlregler Integralverstärkung Ki1
(03.011) und Drehzahlregler Differenzialverstärkung Kd1 (03.012) so
konfiguriert, dass sie das Verhalten des Drehzahlreglers im Closed-Loop-Modus
eines Systems erster Ordnung mit einer Transferfunktion von 1 / (s + 1)
nachbilden, wobei = 1/bw und bw = 2 x Bandbreite (03.020). In diesem Fall
ist der Dämpfungsfaktor bedeutungslos und die Parameter Dämpfungsfaktor
(03.021) und Verdrehwinkel (03.019) haben keine Auswirkung.
Verwendung
Onboard-
Erweiterte
Diagnose
der SD-Karte
SPS
Parameter
Leistungsstärke
Bandbreite
Niedrig
5 Hz
Standard
25 Hz
Hoch
100 Hz
Hinweise zur
UL-Konformität
101
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