Motorregelung in gekoppelten Systemen

21/05/2008 - 18:43 von onlinefloh | Report spam
N'abend NG,

ich hàtte da mal wieder ne Frage, die mich momentan beschàftigt.
Es geht um einen Filmtransport, der ohne Fühlhebel für die Bandzugkraft
auskommen soll. Im statischen Betrieb ist das ganze ja nicht besonders
schwer, aus den Drehzahlverhàltnissen (zwei Wickel mit variablem Radius,
eine Rolle mit fixem Radius) lassen sich ja die aktuellen Wickelradien
recht einfach berechnen. Motorstrom passend regeln -> Bandzug konstant,
da: M~I, F=M/r => I~F*r. Zumindest nàherungsweise stimmt das so, die
Änderung des Tràgheitsmomentes ist im statischen Betrieb
(Bandgeschwindigkeit konstant) so gering, daß die Regelung darüber
hinwegsehen kann. Wenn ich jedoch stark beschleunigen will, geht ja nach
der Theorie der Großteil des Motorstromes in die Beschleunigung, die
Proportionalitàt I~F*r stimmt dann so nicht mehr. Das hat zur Folge, daß
mir bei Ignoranz des Tràgheitsmomentes den konstanten Bandzug vergessen
kann oder alternativ nur sehr langsam beschleunigen kann.

Das problem: (relativ) konstanter Bandzug ist wichtig. Wird der Bandzug
zu groß, riskiere ich, daß Klebestellen aufgehen oder gar das Band
reißt. Ist der Bandzug zu niedrig, wird nicht mehr ordentlich gewickelt,
was bedeutet, daß beim anschließenden festziehen des Bandes die
Drehzahlen keine Aussagekraft mehr haben oder im schlimmsten Fall gleich
das Band auf dem Boden liegt...
All die aufgezàhlten Möglichkeiten sind gleichermaßen ungünstig.

Sicher kann man das alles im voraus berechnen und mit nem vorgegebenen
Geschwindigkeitsprofil für die Motoren lösen, doch dafür hat das Problem
vermutlich zu viele Freiheitsgrade. Da fallen mir spontan ein:
Durchmesser und Material des Wickelkernes -> Tràgheitsmoment des Kernes
Bandmaterial -> Dichte -> Tràgheitsmoment des Bandes auf dem Wickel

Jetzt könnte ich natürlich im Betrieb das aktuelle Tràgheitsmoment aus
Strom und Beschleunigung ermitteln, doch da fallen mir a) der geforderte
konstante Bandzug und b) die geforderten Gleichlaufeigenschaften auf die
Füße. Sch*** nichtlineares, zeitvariantes System...
Mal ganz davon abgesehen, daß die Rechenleistung des Microcontrollers
(MC9S12XDP512 mit 16MHz, an der Taktfrequenz làßt sich aber noch drehen)
für die nötigen Berechnungen nicht ausreichen dürfte.
Zudem soll das Band auch noch synchron laufen (was aber *wàhrend* der
Beschleunigung erstmal egal ist, danach kann man ja wieder
synchronisieren).

Habt Ihr da noch Ideen, wie ich das angehen könnte??

Gruß und Dank,
Florian
 

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#1 Joerg
21/05/2008 - 19:57 | Warnen spam
Florian E. Teply wrote:
N'abend NG,

ich hàtte da mal wieder ne Frage, die mich momentan beschàftigt.
Es geht um einen Filmtransport, der ohne Fühlhebel für die Bandzugkraft
auskommen soll. Im statischen Betrieb ist das ganze ja nicht besonders
schwer, aus den Drehzahlverhàltnissen (zwei Wickel mit variablem Radius,
eine Rolle mit fixem Radius) lassen sich ja die aktuellen Wickelradien
recht einfach berechnen. Motorstrom passend regeln -> Bandzug konstant,
da: M~I, F=M/r => I~F*r. Zumindest nàherungsweise stimmt das so, die
Änderung des Tràgheitsmomentes ist im statischen Betrieb
(Bandgeschwindigkeit konstant) so gering, daß die Regelung darüber
hinwegsehen kann. Wenn ich jedoch stark beschleunigen will, geht ja nach
der Theorie der Großteil des Motorstromes in die Beschleunigung, die
Proportionalitàt I~F*r stimmt dann so nicht mehr. Das hat zur Folge, daß
mir bei Ignoranz des Tràgheitsmomentes den konstanten Bandzug vergessen
kann oder alternativ nur sehr langsam beschleunigen kann.

Das problem: (relativ) konstanter Bandzug ist wichtig. Wird der Bandzug
zu groß, riskiere ich, daß Klebestellen aufgehen oder gar das Band
reißt. Ist der Bandzug zu niedrig, wird nicht mehr ordentlich gewickelt,
was bedeutet, daß beim anschließenden festziehen des Bandes die
Drehzahlen keine Aussagekraft mehr haben oder im schlimmsten Fall gleich
das Band auf dem Boden liegt...
All die aufgezàhlten Möglichkeiten sind gleichermaßen ungünstig.

Sicher kann man das alles im voraus berechnen und mit nem vorgegebenen
Geschwindigkeitsprofil für die Motoren lösen, doch dafür hat das Problem
vermutlich zu viele Freiheitsgrade. Da fallen mir spontan ein:
Durchmesser und Material des Wickelkernes -> Tràgheitsmoment des Kernes
Bandmaterial -> Dichte -> Tràgheitsmoment des Bandes auf dem Wickel

Jetzt könnte ich natürlich im Betrieb das aktuelle Tràgheitsmoment aus
Strom und Beschleunigung ermitteln, doch da fallen mir a) der geforderte
konstante Bandzug und b) die geforderten Gleichlaufeigenschaften auf die
Füße. Sch*** nichtlineares, zeitvariantes System...
Mal ganz davon abgesehen, daß die Rechenleistung des Microcontrollers
(MC9S12XDP512 mit 16MHz, an der Taktfrequenz làßt sich aber noch drehen)
für die nötigen Berechnungen nicht ausreichen dürfte.
Zudem soll das Band auch noch synchron laufen (was aber *wàhrend* der
Beschleunigung erstmal egal ist, danach kann man ja wieder
synchronisieren).

Habt Ihr da noch Ideen, wie ich das angehen könnte??




Wenn das Traegheitsmoment des Motors um Groessenordnungen mehr Signal
liefert als der Zug sehe ich auf die Schnelle nur zwei Moeglichkeiten:

A. Versuchen, die Verstreckung "on-the-fly" zu messen. Dielektrisch,
optisch etc. Das kann aber zu esoterisch, ungenau und schmutzempfindlich
sein. Ausserdem ist das alles materialabhaengig.

B. Das Torsionsmoment wirkt um die Achse (Azimuth), der Zug am Film aber
zu einer Seite (radial). Das koennte man mit Kraftsensoren am
Motorauflager erfassen und trennen. Piezo, Dehnstreifen, magnetisch, was
auch immer praktisch ist. Selbst verbliebene Unwuchten sollten sich
leicht abkoppeln lassen, da sie ja ein AC Signal darstellen. Wobei man
ein Flattern des Films durchaus erfassen sollte, denn das kann ja auch
zu einem Riss fuehren. Im einfachsten Fall koennte das so aussehen, das
der Motor ganz leicht "schwimmend" gelagert wird und ein Zugsensor an
der dem Filmzug gegenueberliegenden Seite angehaengt wird. Kapazitiv ist
vermutlich die billigste Loesung.

Entschuldige wenn einige deutsche Ausdrucke nicht so perfekt sind, doch
ich denke es kam rueber.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

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