Kapitel 6 Entwurf des Reglers auf endliche Einstellzeit - Christian ...

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58 Kapitel 7 Software 7.1 Wahl der Softwareumgebung 7.1.1 Betriebssystem Das Programm regelt in Echtzeit. Unterbrechungen durch das Betriebssystem dürfen daher nicht vorkommen. Damit scheiden Systeme wie z.B. Windows aus, die sich nicht vollständig kontrollieren lassen und im Hintergrund noch Prozesse laufen haben, die zwischendurch einfach einen Interrupt auslösen. Seit einiger Zeit gibt es auch für den privaten Nutzer Echtzeitbetriebssysteme wie LinuxRT und QXL. Nur leider erlauben diese Systeme keine direkten Addressenzugriffe ohne einen Treiber, der für die verwendeten DA- und AD- Wandler-Karten nicht verfügbar war. Daher wurde als System MS-DOS verwendet, das dem Benutzer alle Freiheiten läßt und keine Prozesse im Hintergrund laufen hat, so daß immer volle Prozessorleistung zur Verfügung steht. 7.1.2 Programmiersprache Als Programmiersprache wurde C verwendet, da es die schnellste ist, um die Abtastzeit T möglichst kurz wählen zu können. Als Compiler wurde der für alle Systeme frei verfügbare Compiler GNU-C (gcc) gewählt, um eine möglichst hohe Portabilität der Software zu ermöglichen. 7.2 Regelungsablauf Der Regler mißt die Regelgröße x, berechnet aus ihr die Regelabweichung x d , bestimmt daraus die Stellfunktion u und gibt diese aus. Die softwaremäßige Umsetzung des Reglers ist in Abbildung 7.1 dargestellt. Am Anfang wird x d0 := W 0 und der Index auf k := 0 gesetzt. Der Wert von W 0 ist beim Hellregler immer gleich W 0 = -0.5 V. Beim Dunkelregler ist W 0 = (Abweichung des Photodetektorausgangs von 0V vor Regelungsbeginn). u k wird berechnet und auf das Taktsignal der Abtastzeit von T = 20 µs gewartet, die von einem quarzgesteuerten Timer kommt. Dann werden möglichst gleichzeitig u k auf das System gegeben und die Messung von x k+1 gestartet, da aufgrund der Totzeit T t = T ist die Regelgröße um eine Abtastzeit zurückhängt. Durch die Ladezeit des Eingangskondensators des AD- Wandlers von 1.5 µs ist die Gleichzeitigkeit nur ungefähr möglich. Nach 12 µs Wartezeit auf den AD-Wandler wird der Meßwert von x k+1 aufgenommen, woraus durch
59 x dk+1 = W 0 – x k+1 die Regelabweichung berechnet wird. Dann wird der Index hochgezählt k := k + 1 und die Reglerabbruchbedingung (Abschnitt 7.3.1.1) überprüft. Ist die Bedingung erfüllt, wird der Regler beendet, sonst wird wieder u k berechnet (oben in Abbildung 7.1) usw. Abbildung 7.1: Softwaremäßige Umsetzung des Reglers: Es werden gleichzeitig Stellgröße u k ausgegeben und Regelgröße x k+1 gemessen, da die Totzeit eine Abtastzeit ist (T t = T). Die Wartezeit von 12 µs entsteht aus der Wandelzeit des AD-Wandlers. Die Abbruchbedingung wird in Abschnitt 7.3.1.1 erläutert.
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Seite 48 und 49: 48 Der Regler berücksichtigt zur B
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Seite 62 und 63: 62 Signal-Rauschverhältnis von x b
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Seite 66 und 67: 66 7.3.3 Relaxation 0.75 0.7 0.65 0
Seite 68 und 69: 68 (Abbildung 5.2). Dadurch wird zu
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Seite 74 und 75: 74 Kapitel 9 Fazit und Ausblick Abb
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