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Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

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6. Verifikation des

6. Verifikation des Regelungssystems (grün), die bei Vernachlässigung der Induktivitäten (blau bzw. rot) nicht auftritt. Diese Resonanz ist auf die zweite Ordnung der Parallelschaltung der zwei Spulen zurückzuführen, tritt jedoch bei der isolierten Untersuchung des Aktors in Kap. 6.1.2 nicht hervor und muss somit aus der Wechselwirkung mit dem Stromregelkreis herrühren, da parasitäre Teilkapazitäten zwischen den Spulenwindungen bei der simulationstechnischen Untersuchung nicht berücksichtigt und deshalb als Ursache ausgeschlossen werden können. 6.1.5. Positionsregelung Zur Auslegung der Positionsregelung, wie sie in [3] durchgeführt wurde, wurde ein mathematisches Reglermodell verwendet, das über ein Echtzeit-Signalverarbeitungssystem in den realen Regelkreis eingebettet wurde, um so die Reglerparameter zu ermitteln. Bei der darauffolgenden Umsetzung der Regelung in einen realen Schaltkreis traten dann signifikante Abweichungen auf, weshalb die Parameter korrigiert und die analogelektronische Realisierung neu ausgelegt werden musste. Diese Ergebnisse bestätigen sich bei der Inbetriebnahme/Optimierung des Reglers, die in Kap. 6.3.2 beschrieben wird. Darüber hinaus tritt zusätzlich zur Abweichung der Regelparameter keine bleibende Regelabweichung auf, die jedoch für die gewählte PD-T1 Reglerstruktur kennzeichnend ist. Diese Feststellung ist in Kap. 6.1.5 beschrieben und führt bereits zu einer genaueren Betrachtung des Stromregelkreises im vorigen Kapitel. Da dort kein ursächliches Verhalten festgestellt werden kann, das zur Eliminierung der bleibenden Regelabweichung führt, wird die Untersuchung auf die analogelektronische Positionsregelung ausgebaut. Die Realisierung analogelektronischer PID-T1 Regler wird grundsätzlich auf Basis beschalteter Operationsverstärkerschaltungen durchgeführt, da hiermit das gewünschte Reglerverhalten, das zuvor meist mathematisch beschrieben wird, mit wenigen elektronischen Komponenten umgesetzt werden kann und sich des Weiteren verschiedene schaltungstechnische Vorteile wie hoher Eingangswiderstand und Gleichtaktverstärkung sowie niedriger Ausgangswiderstand ergeben. Aufgrund der hohen Leerlaufverstärkung müssen die Verstärker zur Linearisierung extern rückkoppelt werden. Diese Rückkopplung muss aus Gründen der Stabilität an den negativen Eingang erfolgen. Hieraus ergibt sich dann die grundlegende Beschaltung, mit denen ein Operationsverstärker betrieben werden kann. Diese wird in Abbildung 6-26 dargestellt. 60

6. Verifikation des Regelungssystems Abbildung 6-26: Grundlegende Beschaltung eines Operationsverstärkers Hierbei sind jedoch parasitäre Einflüsse zu berücksichtigen, durch die eine Abweichung des realen Verstärkerverhaltens von der mathematischen Reglerbeschreibung auftritt. Um dieses Verhalten anhand eines regelungstechnischen Äquivalents beschreiben und untersuchen zu können, muss zunächst ein elektrotechnisches Modell erzeugt werden. Die Elemente Z1 und Z2 sind dabei Platzhalter für beliebige lineare Netzwerke, A0 die Übertragungsfunktion des realen Verstärkers und U die Spannungen an den jeweiligen Klemmen. Für den Spannungsteiler gilt: Aus der Eingangsmasche folgt: Aus der Ausgangsmasche folgt: Durch Einsetzen und Auflösen erhält man: bzw. 61 bzw.

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