Overshoot DC motor

* myReactBekijk myReact van ewodul
* galleryBekijk de gallery van ewodul

Berichten: 1
Reg. datum: 13 augustus 2008
Hallo,

Ik heb een kort en (denk ik) simpel algemeen vraagje over een DC motor.Stel je bevestigd een kleine ronde metalen plaat op zo'n motortje en je zet een bepaalde spanning op de motor om deze over een bepaalde hoek te laten draaien. Wanneer er verder geen (PID)regelaar wordt gebruikt, is er meestal eerst sprake van overshoot, waarna er kort "geoscilleerd" wordt en tenslotte bereikt de schijf de gewenste waarde. (zie onderstaande grafiek van de positie van de schijf).

zo'n motor:
http://www.engin.umich.edu/group/ctm/examples/motor2/motor.html

en zo'n response:
http://www.engin.umich.edu/group/ctm/examples/motor2/pidpics/pstep.gif
Mijn vraag is nu wat hier precies de oorzaak van is deze overshoot; Ik weet dat dit komt door de traagheid van het systeem, maar komt dit door de massa van het wieltje, of geeft de motor ook daadwerkelijk een spanning in verschillende richtingen tot de eindwaarde is bereikt?

bij voorbaat dank voor een antwoord!

[mod edit] 2e link was niet juist. In orde gemaakt.
[Bericht gewijzigd door Hugo Welther op 13 augustus 2008 23:39:27]

Overshoot, en zoals jij zelf al zegt: oscillatie rond de bereikte waarde, dat noemen ze "ringing".

Ringing komt meestal voor in ondergedempte systemen, systemen met te veel versterking, dus te grote "P-faktor".
Door te grote versterking is er een overschot aan sturing, de motor reageert te fel om naar een bepaalde stand te gaan, komt daar aan, en vliegt door de massatraagheid voorbij het punt, creëert een omgekeerd foutsignaal en wordt teruggejaagd, weeral te ver... Na wat beurtelings geschommel dat exponentiëel daalt, wordt de gewenste waarde benaderd. Niet alleen de proportionele factor maar ook de differentiële factor heeft daar een hand in, als deze niet genoeg demping verschaft.

quote:

Op 13 augustus 2008 23:07:54 schreef sjef1980:
Mijn vraag is nu wat hier precies de oorzaak van is deze overshoot; Ik weet dat dit komt door de traagheid van het systeem, maar komt dit door de massa van het wieltje, of geeft de motor ook daadwerkelijk een spanning in verschillende richtingen tot de eindwaarde is bereikt?

Hoe groter het wiel in diameter en hoe zwaarder, hoe groter de traagheid. Die overshoot/ringing zie je verschijnen op de positie van de motor, de regeling gaat vooruit en achteruit om het te compenseren.

- - big bang - -
[Bericht gewijzigd door big bang op 13 augustus 2008 23:51:24]

Ok bedankt voor het antwoord!

Voor een practicum heb ik de beschikking over een motor met zo'n wieltje en een PD regelaar. De factoren van de P - en D actie van deze regelaar zijn via de PC in te stellen. Als ik voor de P actie 1 instel en als D actie 0 (dwz er wordt dus niet geregeld) komt de overshoot/ringing dan ALLEEN door de massatraagheid, of alsnog ook door het foutsignaal van de motor?

quote:

Op 14 augustus 2008 00:15:25 schreef sjef1980:
Ok bedankt voor het antwoord!

Voor een practicum heb ik de beschikking over een motor met zo'n wieltje en een PD regelaar. De factoren van de P - en D actie van deze regelaar zijn via de PC in te stellen. Als ik voor de P actie 1 instel en als D actie 0 (dwz er wordt dus niet geregeld) komt de overshoot/ringing dan ALLEEN door de massatraagheid, of alsnog ook door het foutsignaal van de motor?

er wordt hier nergens over een output van de motor gesproken, hoe kan hij dan een foutsignaal geven?

De positie van de schijf wordt gemeten met een sensor.

Ik bedoelde met foutsignaal meer dat de motor zichzelf bijstuurt doordat hij te ver doorschiet. Maar nu ik er over nadenk zal dat wel onmogelijk zijn als er geen terugkoppeling is?

de positie van de schijf is niet hetzelfde als het toerental van de motor. het verband tussen beiden is een integraal. de response to step curve van de motor (bij je eerste post)is geen typisch "enkel motordiagramma", maar van een regelloop.(dus meer dan het motortje alleen).
Een DC motor , opgestart met een sprongspanning (step) zal nooit over zijn eindtoerental heen gaan, maar er naar toe "kruipen". had hij geen massa, dan was hij daar meteen.
[Bericht gewijzigd door jongensenwetenschap op 14 augustus 2008 02:39:14]

OK, dus inderdaad met een feedback lusje.

Hoe zou de positie-tijd grafiek van zo'n motortje zonder regelaar er dan uit zien wanneer er een step input wordt gegeven?

hij kruipt (bij wijze van spreken) naar zijn toerental. naarmate de tegen Emk de voedingsspanning benaderd neemt het koppel af. Er valt dus in theorie een exponentiele karakteristiek te ontwaren (denk ik toch), maar die valt niet op door allerlei verliezen en de belasting.

quote:

Op 14 augustus 2008 03:14:01 schreef sjef1980:
OK, dus inderdaad met een feedback lusje.

Hoe zou de positie-tijd grafiek van zo'n motortje zonder regelaar er dan uit zien wanneer er een step input wordt gegeven?

Je kan een motor niet een bepaalde hoekverdraaiing laten maken, en correct laten stoppen op een bepaalde positie zonder dat er een stuurschakeling meet waar de motor zit en hem naar dat punt regelt. Wil je een positie-tijd diagramma, zoals je tweede link, zit er steeds een regellus in, die dit bewerkstelligd.
Dus een regellus, die afhankelijk van de samenstelling, een P, I en D actie bevat. Zet in zo'n regellus de P en I factor op nul, geef de motor een kommando om een halve toer te draaien en dan te blijven staan, zal je zien dat er gewoon niks gebeurd. Er is een foutsignaal=gewenste waarde - huidige waarde= een halve toer, maar met de P (versterking) of I (integratie) op nul kan er geen foutsignaal bewerkt worden om de motor te sturen.

Het enige wat je wel kan maken van een motor zonder regellus, is een toerental/tijd karakteristiek, zien als je de spanning op de motor zet, hoe hij naar zijn eindtoerental kruipt, ziet er ongeveer uit als de laadspanning van een condensator.

- - big bang - -