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Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

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6. Verifikation des

6. Verifikation des Regelungssystems Hierin werden nun die für den Analogregler bestimmten Reglerparameter einschließlich der wichtigsten Operationsverstärkerkenngrößen eingesetzt, wobei sich wieder gute Übereinstimmung mit dem Verhalten des realen Analogreglers zeigt. Die für die Robustheitsuntersuchung verwendeten Reglerparameter werden in Tabelle 6-4 dargestellt. Reglerparameter Wert Führungsgröße (oberer Sollwert) w[V] 2.096 Proportionalverstärkung KPR 8.9 Vorhaltzeit TV 0.0038 Verzögerung T1 0.0003 Tabelle 6-4: Für die simulationstechnischen Untersuchungen verwendeten Reglerparameter Ein Vergleich der Simulationsergebnisse von digitalem und analogem Regler ohne Vergleicher liefert deutliche Abweichungen der durch den D-Anteil bedingten bleibenden Regeldifferenz, wie ebenfalls in Kap. 6.1.5 gezeigt. Als Folge dessen kann der digitale Regler des RTS nicht mehr bestimmungsgemäß für eine Optimierung bzw. Robustheitsuntersuchung des analogen Reglers eingesetzt werden, da aufgrund der erheblichen Abweichungen des Regelverhaltens eine Aussage bzgl. der Optimalkonfiguration sowie Robustheit und Stabilität nicht auf den analogen Regler übertragen werden kann. Zur Bestimmung der Idealkonfiguration des Simulink-Reglermodells ohne Vergleicher müssen die für den realen Regler gefundenen Parameter noch minimal angepasst werden, da eine Abweichung des Verhaltens von Modell und realem System nie vollständig vermieden werden kann. Für die Temperatur des Aktormagneten während des 10Hz Betriebs bei Raumtemperatur wird T=30°C angenommen, da diese aufgrund der geringen Abmessungen des Magneten sowie dessen Bewegung während des Betriebs nicht wie die restlichen Größen in den vorangegangen Kapiteln messtechnisch erfasst werden konnte. Der somit durch Simulation erzielte Verlauf von Regel- und Stellgröße bei einer Verwendung des Analogreglers ohne Vergleicher wird in Abbildung 6-52dargestellt. 90

x[mm], y[A] 1,6 1 0,4 6. Verifikation des Regelungssystems SR#4‐PD‐T1‐Simulation 0 0,008 0,016 0,024 Abbildung 6-52: In der Simulation angepasster Optimalverlauf von Regel- und Stellgröße 6.3.3. Messtechnische Robustheitsuntersuchung Zur Untersuchung der Robustheit des realen Gesamtsystems werden sämtliche Komponenten einschließlich Elektronikboard in einer Thermal-/Vakuumkammer betrieben. Hierdurch können thermische Einflüsse auf die Reglerrobustheit in einer evakuierten Betriebsumgebung untersucht werden (vgl. [3]). Wie in Abbildung 6-53 dargestellt wird zunächst das Verhalten ohne Kompensation des Temperaturgangs der Sensorik ermittelt. Hierin erkennt man, dass der Gesamtdrift der Sensorik dem der Aktorik überwiegt und sich die Ergebnisse der getrennten Störgrößenuntersuchung bestätigen: Aufgrund der Abnahme der GMR-Empfindlichkeit und der magnetischen Flussdichte des Sensormagneten bei hohen Temperaturen meldete der Sensor ständig ein verkleinertes Rückführsignal. Hieraus resultiert eine vergrößerte Regelabweichung und dadurch wiederum eine Vergrößerung der Stellamplitude. Letztendlich führt dies trotz Abnahme der Aktormagnetflussdichte zu einer Vergrößerung der Regelgröße gegenüber dem Betrieb bei Raumtemperatur. Bei Temperatur kleiner der Raumtemperatur treten die gegenläufigen Effekte auf. Bei Temperaturen oberhalb der Raumtemperatur tritt eine deutliche Schwingneigung auf. 91 Toleranzbereich 1,8075 1,4325 0 0,1875 0,05 ‐0,2 ‐0,01 0 0,01 t[s] 0,02 0,03 0,04‐0,1875 1,62 Stellgröße y, Umgebung 20°C, Aktormagnet 30°C Position x, Umgebung 20°C, Aktormagnet 30°C

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