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

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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...