Wie messe ich das aktuelle Drehmoment, das an einem Gleichstrommotor wirkt?
Hallo zusammen
Ich möchte gerne einen Motorregler mit einem Gleichstrommotor machen. Man kann sich vorstellen, dass sich am Motor eine Seiltrommel befindet und es wird am Seil gezogen. Das Ziel ist es die Kraft, welche am Seil wirkt, zu regeln. Es gibt 3 Zustände:
- Am Seil wird fest gezogen und der Motor muss abwickeln um die Kraft beizubehalten
- Das Seil wird fest gehalten, aber es bewegt sich nicht. Der Motor dreht zwar nicht, aber es wirkt ein Gegenmoment um die Kraft im Seil zu erhalten.
- Am Seil wird zu wenig gezogen und der Motor wickelt das Seil auf, um die Kraft im Seil zu erhalten.
Nun möchte ich das realisieren. Meine Regelgrösse ist ja das Motordrehmoment. Im Fall 1 und 3 kann man das ja berechnen, in dem man die Drehzahl und die Leistung oder den Strom am Motor misst (können das Motorsteuergeräte?). Dann wäre die Formel ja F = R×I² / (w×r). w ist omega, die Winkelgeschwindigkeit und r der Radius der Seiltrommel. So könnte man ja den Stromregeln und somit auch F regeln. Bei einem Regelkreis würde es ja durch die positive oder negative Stellgrösse automatisch ein auf- oder abwickeln geben. Wie sieht das aber nun im Fall aus, wenn das Seil sich nicht bewegt? (Fall 2). Dann wäre Omegs ja 0 und man würde durch 0 teilen. Aber man kann ja auch dann ein Drehmoment auf den Motor geben, das entgegen haltet. Wie rechnet man in diesem Fall das Bremsmoment des Motors (Gegenmoment) aus, wenn der Motor gar nicht dreht? Und für Fall 1 und 3, misst ein Motordrive / shield den Strom, damit man den zum regeln nutzen kann? Würde das dann mit einem Arduino und einem PID Regler regeln. Die Drehzahl und Winkelgeschwindigkeit könnte ich über einen Encoder ermitteln.
1 Antwort
gute Frage...
Welche Störgrössen sollen denn wirken dürfen? Plötzliche Laständerungen am Seil?
Überleg dir zuerst,
- ob eine bestimmte Position des Seils gehalten oder wiederhergestellt werden soll
- oder ob das Seil einfach nicht bewegen soll, aber auch in einer neuen Position sein darf
- (ähnlich wie beim Balancieren des inversen Pendels)
Das kann man wohl nur über die Regelabweichung lösen, also das Abweichen vom Zielzustand.
Wichtig anzumerken ist noch, dass ein zu schwaches oder zu starkes Drehmoment zwingend zum Bremsen oder Beschleunigen des Seils führen wird!
Man kann mit dem gleichen Drehmmoment den Stillstand haben oder eine gleichförmige Bewegung in die eine oder andere Richtung!
Vielleicht muss du also gar nicht das Drehmoment messen, sondern die Winkelbeschleunigung.
Guten Morgen
Jan das habe ich mir auch überlegt. Aber am Schluss ist für meine Anwendung die Kraft wichtig. Es sollte am Schluss wie ein Drahtzugregler sein. Und ja, es kann am Seil plötzlich beschleunigt werden oder verzögert und es kann auch still stehen. Wichtig ist, das die Zugkraft möglich konstant bleibt. Es darf überschwingen, sollte einfach schnell wieder die Regelgrösse erreichen. Aber reicht es die Winkelbeschleunigung zu messen? Von dieser kann ich ja keine Kraft ableiten. 🤔 Ich möchte z.B. 1.2 N auf dem Seil haben. Das kann ich doch nur über die Motorleistung messen. Aber wie?