Grundlagen der Regelungstechnik
Ein Motor wird mit einer Kaskadenregelung betrieben, mit einem Strom-(Drehmoment-)Regelkreis innen und einem Drehzahlregelkreis außen. Welcher Entwurfsansatz ist richtig?
- ADen inneren Stromregelkreis viel schneller machen als den äußeren Drehzahlregelkreis, sodass der innere Kreis von außen als nahezu ideale Stromquelle betrachtet werden kann
- BDen äußeren Drehzahlregelkreis schneller machen als den inneren, damit der Drehzahlfehler beseitigt wird, bevor der Stromregelkreis eingreift
- CInneren und äußeren Kreis auf dieselbe Bandbreite auslegen, damit sich die Phasennacheilungen der beiden Kreise gegenseitig aufheben und das Gesamtsystem am stabilsten wird
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Antwort: A. Den inneren Stromregelkreis viel schneller machen als den äußeren Drehzahlregelkreis, sodass der innere Kreis von außen als nahezu ideale Stromquelle betrachtet werden kann
Bei der Kaskadenregelung wird der Ausgang des äußeren Kreises (der vom Drehzahlregler berechnete Drehmomentsollwert) zum Sollwert des inneren Kreises. Ist der innere Stromregelkreis schnell genug, kann der äußere Kreis annehmen, dass der vorgegebene Strom sofort fließt, sodass der Drehzahlregelkreis allein gegen die Trägheit der Mechanik ausgelegt werden kann. Störgrößen wie Schwankungen der Versorgungsspannung unterdrückt der innere Kreis ebenfalls, bevor sie sich auf die Drehzahl auswirken. Kreise mit ähnlicher Bandbreite beeinflussen sich gegenseitig und neigen zum Schwingen, daher wird der innere Kreis im Allgemeinen um das Mehrfache bis etwa 10-Fache schneller gemacht als der äußere.