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Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

6. Verifikation des

6. Verifikation des Regelungssystems Aufgrund der Beschaltung des Operationsverstärkers U1 und der Zuführung von Soll und Ist- Wert des Aktorstroms an die differentiellen Eingänge lässt sich die Schaltung als PI- Regelkreis identifizieren: Die am Messwiderstand abfallende, zum Ist-Wert des Aktorstrom proportionale Spannung wird am Sensorverstärker um den Faktor (1+ R9/R10) verstärkt und dem invertierenden Eingang des PI-Reglers zugeführt. Die Einstellung der Parameter KPR und TN des PI-Reglers wird durch die äußere Beschaltung des OPVs U1 sowie die Gegentaktendstufe festgelegt. Da sie als Sourcefolger ausgeführt ist, liefert sie beim Überschreiten der Schwellspannung von 2.5V am Gate einen Drain-Source-Strom am Ausgang, der der Gatespannung proportional ist und die Regelstrecke treibt. Damit ergibt sich folgende Einstellung der Reglerparameter: 1 4.7∙10 Um eine verifizierte Aussage bezüglich des Einflusses auf die äußere Schleife treffen zu können, wird der als Stromregelkreis identifizierte Steller sowohl messtechnisch als auch simulationstechnisch untersucht, da es bei kaskadierten Regelkreisen wichtig ist, dass die Geschwindigkeit der inneren Schleife höher als die der äußeren ausgelegt wird. Die innere Schleife der Kaskadenstruktur ist somit vom Prinzip her wie in Abbildung 6-23 gezeichnet ausgeführt. Abbildung 6-23: Signalflussplan des Stromregelkreises Abbildung 6-24 und Abbildung 6-25 zeigen die Betrags- bzw. Phasendarstellung des Frequenzgangs | | des geschlossenen Stromregelkreises. Da keine baugleiche Spule 58

6. Verifikation des Regelungssystems des Shutters zur Messung vorlag, wird die Messung mit einer ohmschen Last durchgeführt und die Induktivität der Spule dann simulationstechnisch realisiert. A[dB] 20 0 0,001 ‐20 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 ‐40 ‐60 ‐80 ‐100 Abbildung 6-24: Normierte Amplitudengänge des Stromregelkreises Phase[deg] 50 0 ‐100 ‐150 ‐200 ‐250 ‐300 ‐350 Frequenz[kHz] Abbildung 6-25: Phasengang des Stromregelkreises Stromregelkreis Stromregelkreis ‐50 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 Frequenz[kHz] Hierbei lässt sich jedoch wie bereits in [3] kein integrierendes Verhalten innerhalb des Frequenzbereichs feststellen, der für die äußere Regelschleife von Relevanz ist. Die Resonanzüberhöhung und Phasendrehung bei ca. 3Mhz resultiert aus dem Übertragungsverhalten des NMOS-Transistors, dessen Grenzfrequenz an dieser Stelle liegt. Auffällig bei der Gesamtbetrachtung des Stromregelkreises ist jedoch, dass unter Berücksichtigung der Induktivitäten bei ca. 8kHz eine Resonanzüberhöhung festzustellen ist 59 Amplitudengang gemessen ‐ ohne Induktivität Amplitudengang simuliert ‐ ohne Induktivität Amplitudengang simuliert ‐ mit Induktivität Phasengang gemessen ‐ ohne Induktivität Phasengang simuliert ‐ ohne Induktivität Phasengang simuliert ‐ mit Induktivität

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