Versuchsanleitung - EAL Lehrstuhl für Elektrische Antriebssysteme ...

2.3. Ankerstromregelung
2.3 Ankerstromregelung
Gegenstand dieses Abschnitts ist die Auslegung des Stromreglers im inneren Regelkreis der
Kaskadenstrukur (siehe Abb. 2.1), wobei ein Betrieb im Ankerstellbereich, d. h. Ψ E = Ψ EN ,
vorausgesetzt wird. Wie in der elektrischen Antriebstechnik gebräuchlich, wird zur Reglerauslegung
das Betragsoptimum (BO) bzw. das Symmetrische Optimum (SO) angewendet.
Die theoretischen Hintergründe dieser Optimierungsverfahren zum Reglerentwurf und deren
Anwendung auf den speziellen Fall des Gleichstromantriebes werden in [3], Kapitel 3 bzw. 7,
ausführlich behandelt.
2.3.1 Grundlegende Überlegungen
1.) * Welche Voraussetzungen muss eine Regelstrecke erfüllen, damit der Reglerentwurf nach
BO oder SO erfolgen kann? Welche Regelziele werden mit den jeweiligen Optimierungsverfahren
verfolgt?
2.) * Welcher Effekt ist mit dem Begriff ”
Regler-Windup“ in der Regelungstechnik gemeint?
Bei welcher Art von Reglern tritt er auf und durch welche Maßnahme kann er vermieden
werden?
3.) * Stellen Sie die Übertragungsfunktion des Gleichstrommotors F GM in folgender Form
auf:
F GM (s) = Ω M(s)
U A (s) =
V GM
T A T M s 2 +T M s+1
Setzen Sie die in Tabelle 2.1 angegebenen numerischen Werte ein und ermitteln Sie, ob
der betrachtete Motor die in Aufgabe 1.) erwähnten Voraussetzungen erfüllt. Sollte dies
auf Anhieb nicht der Fall sein, welche Maßnahme ist zu treffen, damit eine Auslegung des
Stromreglers nach BO oder SO möglich wird?
4.) * Wie wirkt sich die induzierte Gegenspannung (EMK) E A auf den Stromregelkreis aus?
Zur Verbesserung der Dynamik der Stromregelung ist es im Allgemeinen sinnvoll, den
Einfluss von E A zu unterdrücken. Schlagen Sie eine einfache Methode zur Kompensation
der EMK vor und ergänzen Sie den Signalflussplan in Abb. 2.2 entsprechend.
2.3.2 Reglerentwurf
Bei der Auslegung des Stromreglers wird davon ausgegangen, dass der Effekt der EMK auf
geeignete Weise vollständig beseitigt wurde. Zudem wird die durch die Funktionsweise des
Pulsstellers bedingte Spannungsbegrenzung vorerst außer Acht gelassen.
Es werden folgende Anforderungen an das Verhalten des geschlossenen Stromregelkreises gestellt:
– 24 –