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Laufzeit-und performanceoptimale Totzeitminimierung für digitale Softwareregler durch hochfrequente selbstanpassende Pulsweitenmodulation

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018408D
Original Publication Date: 2002-Jun-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 1 page(s) / 147K

Publishing Venue

Siemens

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Michael Robl: AUTHOR

Abstract

Oftmals sind Regelgrößen auf Regelstrecken über Pulsweitenmodulation mittels eines auf Software basierenden Reglers zu bedienen. In vielen Anwen- dungsfällen ist dabei die Zeitkonstante der Regelstre- cke kleiner als die Abtastzeit bzw. die Zykluszeit des Reglers (=Zeit zwischen Regleraufrufen).

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Laufzeit- und performanceoptimaleTotzeitminimierung für digitaleSoftwareregler durch hochfrequen-te selbstanpassende Pulsweitenmo-dulation

Information / Kommunikation

Idee: Michael Robl, Regensburg

Oftmals sind Regelgrößen  auf  Regelstrecken  überPulsweitenmodulation  mittels  eines auf Softwarebasierenden Reglers zu bedienen. In vielen Anwen-dungsfällen ist dabei die Zeitkonstante der Regelstre-cke kleiner als die Abtastzeit bzw. die Zykluszeit desReglers (=Zeit zwischen Regleraufrufen).

Diese Tatsache beruht darauf, dass die Laufzeitres-sourcen auf z.B. einem Mikrocontroller einge-schränkt sind.

Forderung an einen solchen Regler ist es,

1.     die  angeforderte  Sollgröße  in  möglicht  kurzerZeit,

2.     mit möglichst wenig Überschwingen und

3.     möglichst genau einzuregeln. Dabei sollte

4.     die  Laufzeitbelastung  des  Rechners minimalsein.

Bislang werden in bestehenden Systemen einerseitsnichtlineare  Regler  eingesetzt, die Expertenwissenerfordern. Andererseits werden modifizierte PI-Regler mit Vorsteuerung eingesetzt. Mindestens dieAnforderungen 1, 2 und 4 widersprechen sich aber.

Um die Zykluszeit des Reglers relativ lange halten zukönnen  (CPU-Belastung  niedrig  halten),  wird dieRegelgröße vor dem Zurücklesen relativ stark gefil-tert, damit der Regler nicht ins Schwingen gerät.

Die bisher bekannten Verfahren auf diesem Gebietsetzen die erwähnten Methoden mit hohen Aufwandan  Softwareentwicklung, Regelstreckenerforschungund Kalibration ein.

Die  implementieren  Regler  sind  trotz  des hohenAufwandes  relativ  träge  und  können  die  niedrigenZeitkonstanten und die damit verbundene potenziellehohe Dynamik der Regelstrecke nicht ausnutzen. Dasliegt  in  der prinzipbedingten  Tiefpassfilterung  undden Totzeiten im System.

Die  Plattform,  die  für  diese  Lösung  u.a. sehr gutgeeignet ist und an der Idee einen nicht zu vernach-lässigenden Anteil hat, ist der Mikrocontroller C167der Firma Infineon Technologies. Dort gibt es einesogenannte  SCAN-Conversion  von Analogwerten.Die  Regelgröße  wird  dort  zurückgelesen.  Bei  derSCAN-Conversion werden alle 16 AD-Kan...