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  • 法律状态
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    • 专利摘要:
    Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Optimieren von Reglerparametern (Kp, Ki) eines Reglers (2) eines Systems, beispielsweise eines Antriebssystems (1), beschrieben, bei dem mittels einer Fehlerfunktion (F) optimierte Reglerparameter (Kp, Ki) aufgefunden werden. Die Fehlerfunktion (F) wird dabei anhand von Fenstern (10, 11, 12), die um einen einem realen Anwendungsfall möglichst nahe kommenden Sollwertverlauf (Rsoll(t)) einer Regelgröße (R) gesetzt sind, und einem Istwertverlauf (Rist(t)) bestimmt. Durch wiederholte Variation der Reglerparameter (Kp, Ki) läßt sich die Fehlerfunktion (F) minimieren und so ein Satz von Reglerparametern (Kp, Ki) optimieren.
    公开号:DE102004029790A1
    申请号:DE200410029790
    申请日:2004-06-19
    公开日:2006-01-05
    发明作者:Michel Mathia
    申请人:Etel SA；
    IPC主号:G05B11-36
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Optimierenvon Reglerparametern. Solche Reglerparameter spielen in elektrischenAntrieben, die in großenStückzahlenz.B. in der Automatisierungstechnik eingesetzt werden, eine wichtigeRolle.
    [0002] ElektrischeAntriebe kommen in vielen Gebieten der Technik zum Einsatz. AlsBeispiel seien hier lediglich Werkzeugmaschinen oder Bestückungsautomatengenannt. Dabei spielt vor allem bei Positionieraufgaben die Ansteuerungder Antriebe eine wichtige Rolle, da diese ganz entscheidend für die Präzision der durchgeführten Antriebsbewegungenist. In diesen Ansteuerungen finden meist komplizierte Reglerstrukturen Anwendung,die übereine Vielzahl von Reglerparameter verfügen, deren Optimierung einewichtige Aufgabe darstellt.
    [0003] Umnicht fürjede Optimierung von Reglerparametern auf das Können von speziell ausgebildetemPersonal angewiesen zu sein und auch einem weniger erfahrenen Anwenderdie Inbetriebnahme und Optimierung eines elektrischen Antriebeszu ermöglichen,sind im Stand der Technik zahlreiche Verfahren bekannt, die eine automatischeOptimierung der Reglerparameter ermöglichen.
    [0004] Sowird in der EP 1 180733 A1 beschrieben, wie eine Reglerstruktur mit Testsignalenunterschiedlicher Frequenz angeregt wird, und aus der Antwort desReglers auf einen Satz von Reglerparametern geschlossen wird, dieeine stabile Regelung ohne Resonanzschwingungen erlauben.
    [0005] Inder EP 0 896 263 B1 ,von der die vorliegende Erfindung ausgeht, wird die Reglerstrukturmit Testsignalen in Form von kurzen Pulsen oder Stufenfunktionenangeregt. Die Reaktion des Antriebssystems wird anhand einer Fehlerfunktionberechnet, die aus der Abweichung von Soll-Drehzahl und Ist-Drehzahl abgeleitet wird.Eine Optimierung der Reglerparameter wird anhand einer Minimierungder Fehlerfunktion möglich.
    [0006] Nachteiligin beiden erwähntenVerfahren ist, daß gewisseAnnahmen überdie Linearitätdes Systems aus Reglerstruktur und Antrieb gemacht werden, die inder Realitätnicht zutreffen. Die auf der Reaktion auf gewisse Testsignale beruhendeBerechnung von Eigenschaften des Systems lassen sich daher nichtohne weiteres auf alle Systemzustände übertragen. Die gefunden Reglerparameterwerden also fürreale Anwendungen nicht wirklich optimal sein.
    [0007] Aufgabeder Erfindung ist es, ein Verfahren und eine zur Durchführung desVerfahrens geeignete Vorrichtung zum Optimieren von Reglerparameternanzugeben, welche keinerlei Annahmen über das zugrundeliegende Systembenötigen.Es sollen vielmehr optimierte Reglerparameter für reale Anwendungen aufgefundenwerden.
    [0008] DieseAufgabe wird einerseits gelöstdurch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1. VorteilhafteDetails des Verfahrens ergeben sich aus den Merkmalen, die in denvon Anspruch 1 abhängigenAnsprüchenaufgeführtsind.
    [0009] DieLösungder Aufgabe wird außerdemdurch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 11 ermöglicht.Vorteilhafte Details der Vorrich tung ergeben sich aus den Merkmalender von Anspruch 11 abhängigenAnsprüche.
    [0010] Eswird ein Verfahren zum Optimieren von Reglerparametern eines Systems,beispielsweise eines elektrischen Antriebs bzw. Antriebssystems,vorgeschlagen, bei dem anhand einer Fehlerfunktion optimierte Reglerparameteraufgefunden werden. Nach diesem Verfahren wird in einem ersten Schrittein Sollwertverlauf füreine Regelgröße des Systemsfestgelegt, der einem realen Verlauf möglichst nahe kommt. Dies kannbeispielsweise ein Positionswert sein, dessen zeitlicher Verlauffestgelegt wird. Damit wird ein Bewegungsprofil festgelegt. DasVerfahren läßt sichaber auch mit anderen Regelgrößen einesAntriebssystems wie Geschwindigkeit, Beschleunigung oder Antriebsstromdurchführen.Vorteilhaft ist, daß derSollwertverlauf einem tatsächlichauftretenden Verlauf angepaßtsein kann, so daß etwafür einenBestückungsautomatenReglerparameter gefunden werden können, die auf die sehr spezifischenAnforderungen füreine solche Anwendung optimiert sind.
    [0011] Ineinem zweiten Schritt werden Fenster bzw. Grenzen festgelegt, dieden Sollwertverlauf zeitlich und betragsmäßig eingrenzen. Dabei kanndurch die sehr flexiblen Möglichkeitendes Verfahrens eine genaue Spezifikation erstellt werden, mit derdie erlaubten Abweichungen vom Sollwertverlauf vorgegeben werdenkönnen.Durch das Festlegen von Gewichtungsfaktoren kann den einzelnen Fensterndabei eine unterschiedliche Bedeutung oder Wichtigkeit bei der Bewertungder Abweichungen gegeben werden.
    [0012] Ineinem dritten Schritt wird der vom System anhand des Sollwertverlaufsrealisierte Istwertverlauf aufgenommen. Dabei findet der aktuellgültigeSatz von Reglerparametern Anwendung. Sodann wird in einem viertenSchritt eine Fehlerfunktion bestimmt, die aus dem Istwertverlaufund den gesetzten Fenstern berechnet wird.
    [0013] DieseFehlerfunktion wird in einem fünftenSchritt optimiert, indem nach an sich bekannten Verfahren eine Variationder Reglerparameter vorgenommen wird und nach jeder Änderungder Reglerparameter der Istwertverlauf erneut aufgenommen und dieFehlerfunktion bestimmt wird.
    [0014] Erreichtdie Fehlerfunktion den Wert Null oder eine vorgegebene Grenze, sowird das Verfahren abgebrochen. Der dann vorliegende Satz von Reglerparameternkann als optimal fürden vorgegebenen Sollwertverlauf gelten. Dabei ist die Strukturdes zugrundeliegenden Reglers beliebig. Einfachste PI-Regler, können genausooptimiert werden wie z.B. PID-, PD- oder PIDD-Regler, die auch als Kaskadenregelunghintereinander angeordnet sein können,mit oder ohne Störgrößenaufschaltung.
    [0015] Eineentsprechende Vorrichtung zur Ausführung des beschriebenen Verfahrensmuß alsoin der Lage sein, nach der Definition eines Sollwertverlaufs für eine Regelgröße des betrachtetenSystems und entsprechender Fenster bzw. Grenzen für den Istwertverlaufeine Optimierung der Reglerparameter anhand einer Fehlerfunktiondurchzuführen.Es bietet sich an, eine solche Vorrichtung in Form einer Optimierungseinrichtungzu realisieren, die im wesentlichen aus einem geeignet programmiertenRechner mit Schnittstellen zum zu optimierenden System besteht.Auf einem Bildschirm kann dabei graphische Unterstützung beimDefinieren des Sollwertverlaufs und der Fenster gegeben werden.
    [0016] WeitereVorteile sowie Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sichaus der nachfolgenden Beschreibung eines Verfahrens und einer Vorrichtungzur Optimierung der Reglerparameter eines Antriebsystems als bevorzugteAusführungsformanhand der Figuren. Dabei zeigt
    [0017] 1 einAntriebssystem aus Regler, Drehgeber und Motor,
    [0018] 2 einAblaufdiagramm fürdas beschriebene Verfahren,
    [0019] 3 einenSollwertverlauf mit vorgegebenen Fenstern.
    [0020] 1 zeigtein stark vereinfachtes elektrisches Antriebssystem 1 bestehendaus einem Regler 2, einem Drehgeber 3 und einemMotor 4. Ein dem Regler 2 vorgegebener SollwertRsoll füreine Regelgröße R desAntriebs systems 1 wird im Regler 2 letztlich inAnsteuersignale fürden Motor 4 umgesetzt, der sich entsprechend bewegt. DerDrehgeber 3 erfaßtdie Position des Motors 4 und liefert diese als IstwertRist an den Regler 2 zurück. Die Differenz aus SollwertRsoll und Istwert Rist wird im Regler 2 in einem erstenZweig mittels proportionaler Verstärkung und in einem zweitenZweig unter gleichzeitiger Integration und Verstärkung zu einem Sollwertsignalfür dieMotorgeschwindigkeit umgerechnet. Eine solche einfache Reglerstrukturist auch als PI-Regler bekannt. In einem Regler 2 mit Kaskadenstrukturfinden sich mehrere solcher Regelkreise z.B. für Lage, Geschwindigkeit undDrehmoment (bzw. Motorstrom) hintereinander geschaltet. Ein Istwertfür die Geschwindigkeitkann etwa aus der zeitlichen Ableitung des Positionssignals Ristdes Drehgebers 3 gewonnen werden, ein Istwert für den Stromvon Stromsensoren in den Zuleitungen zum Motor 4. Im Regler 2 gibtes also Reglerparameter Kp, Ki wie etwa die beschriebenen Verstärkungsfaktorenfür denproportionalen und integralen Zweig des Reglers 2. DieOptimierung dieser Reglerparameter Kp, Ki ist eine wichtige Aufgabe.Das Verfahren zur Lösungdieser Aufgabe wird in einer Optimierungseinrichtung 5 ausgeführt, dieeinerseits Sollwerte Rsoll vorgeben kann und andererseits IstwerteRist entgegennehmen kann. Übereine Schnittstelle zwischen Optimierungseinrichtung 5 undRegler 2 könnendie Reglerparameter Kp, Ki im Regler 2 modifiziert werden.
    [0021] Wegenim Antriebssystem 1 existierenden Nichtlinearitäten kannes einen optimalen Satz Reglerparameter Kp, Ki für alle Anwendungen nicht geben.Das hier beschriebene Verfahren, das schematisch in 2 mitden Schritten I – VIdargestellt ist, geht daher von einem konkreten Anwendungsfall aus.Dies kann etwa ein Sollwertverlauf Rsoll(t) sein, wie er in 3 dargestelltist. Diese sogenannte S-Kurve ist ein typischer Anwendungsfall:Der Motor 4 soll ab dem Zeitpunkt Ts aus einer AnfangspositionRs in eine Endposition Re fahren und dort stehen bleiben. Die EndpositionRe soll dabei möglichstzum Zeitpunkt T1 erreicht und ab dem Zeitpunkt T2 auch sehr genaueingehalten werden. Die Zeitspanne zwischen T1 und T2 wird auchals Einschwingzeit bezeichnet. Die Betrachtung endet zum ZeitpunktTe.
    [0022] Ineinem Schritt 1 wird der zeitliche Verlauf der SollwertpositionRsoll, also der Sollwertverlauf Rsoll(t) vorgegeben. In einem zweitenSchritt II werden sodann Fenster 10, 11, 12 definiert,die diesen Sollwertverlauf Rsoll(t), der real nie erreicht werdenkann, eingrenzen. Die Grenzen der Fenster 10, 11, 12 solltendabei mindestens so nahe am Sollwertverlauf Rsoll(t) liegen, daß die vorgeseheneAnwendung mit jedem vollständig innerhalbder Fenster 10, 11, 12 liegenden IstwertverlaufRist(t) sicher funktioniert. Es können dabei unterschiedlichsteFenster 10, 11, 12 eingesetzt werden,um den geforderten Sollwertverlauf Rsoll(t) möglichst sinnvoll einzugrenzen.
    [0023] Sowird ein erstes Fenster 10 in 3 so gesetzt,daß eseine maximale Abweichung relativ zum Sollwertverlauf Rsoll(t) während desgesamten betrachteten Zeitraumes Ts – Te vorgibt ("tracking"). Zu keinem Zeitpunktsoll also der Istwert Rist um mehr als einen bestimmten Betrag nachoben oder nach unten abweichen. Die Abweichung nach oben und untenmuß dabeinicht notwendigerweise symmetrisch sein.
    [0024] Einzweites Fenster 11 begrenzt im vorliegenden Fall einen Überschwinger,der üblicherweiseetwa zum Zeitpunkt T1 auftritt, nach oben ("overshoot"). Die Obergrenze des zweiten Fensters 11 istdaher absolut gesetzt und nicht relativ zum Sollwertverlauf Rsoll(t),die Untergrenze dieses Fensters 11 ist so gesetzt, daß sie keineRolle spielt.
    [0025] Eindrittes Fenster 12 legt fest, mit welcher Genauigkeit dieEndposition Re eingehalten werden soll ("accuracy"). Die Ober- und Untergrenzen sind daherwieder relativ zum Sollwert Rsoll(t) gesetzt. Da dieses Fenster 12 erstbei T2 beginnt, begrenzt es indirekt auch die Einschwingzeit desBewegungsvorganges ("settlingtime").
    [0026] Dadie verschiedenen Fenster 10, 11, 12 jenach Anwendung unterschiedliche Bedeutung haben werden, kann jedemFenster 10, 11, 12 auch ein GewichtungsfaktorG zugeordnet werden. So wird im Beispiel der 3 wohl dasdritte Fenster 12 die größte Bedeutung und damit denhöchstenGewichtungsfaktor G erhalten, da es letztlich über die genaue Positionierungam Ende des betrachteten Zeitraumes Ts bis Te entscheidet.
    [0027] JedesFenster 10, 11, 12 kann also z.B. durchsechs Parameter festgelegt werden: Beginn und Ende des betrachtetenZeitintervalls, je eine obere und untere Regelgrößengrenze für die Regelgrößenachse,eine Angabe, ob die Regelgrößengrenzenabsolut oder relativ zum Sollwertverlauf Rsoll(t) zu verstehen sind,und einen Gewichtungsfaktor G, mit dem dieses Fenster 10, 11, 12 imVergleich zu den anderen Fenstern 10, 11, 12 bewertetwerden soll.
    [0028] Ineinem Schritt III wird dann der Istwertverlauf Rist(t) des Antriebssystems 1 aufgenommen,der vom Regler 2 unter Vorgabe des Sollwertverlaufs Rsoll(t)erzielt wird. Es wird dabei zunächstvon einem nicht optimierten Satz von Reglerparametern Kp, Ki ausgegangen.Der Istwertverlauf Rist(t) wird daher unter Umständen deutlich vom SollwertverlaufRsoll(t) abweichen und dabei teilweise außerhalb der Fenster 10, 11, 12 liegen.
    [0029] Ineinem Schritt IV wird dann eine Fehlerfunktion F berechnet. Dabeiwird nacheinander jedes Fenster 10, 11, 12 betrachtet.Alle Istwerte Rist außerhalbdes jeweiligen Fensters 10, 11, 12 werdenmit dem Quadrat ihres Abstandes zur nächstliegenden Fenstergrenzezeitlich aufintegriert. Die so erhaltenen Integralwerte der einzelnenFenster 10, 11, 12 werden dann mit demGewichtungsfaktor G des jeweiligen Fensters 10, 11, 12 multipliziertund zuletzt zu einem Endergebnis aufsummiert.
    [0030] Somitist eine Fehlerfunktion F definiert, die sich auch folgendermaßen darstellenläßt:
    [0031] Diemax() und min() Funktion stellt dabei jeweils sicher, daß nur IstwerteRist oberhalb der Obergrenzen bzw. Istwerte Rist unterhalb der Untergrenzender Fenster 10, 11, 12 berücksichtigtwerden. Dabei ist zu beachten, daß für Fenster 10, 12,die relativ zum Sollwertverlauf Rsoll(t) gesetzt sind, die Obergrenzenund Unergrenzen selbst zeitabhängigsind, da sie mit festem Abstand zum Sollwertverlauf Rsoll(t) definiertsind. FürFenster 10 mit abso lut gesetzten Grenzen entfällt dieseZeitabhängigkeit,die Grenzen sind Konstante.
    [0032] DieFehlerfunktion F ergibt also den Wert Null, wenn der IstwertverlaufRist(t) vollständiginnerhalb aller definierter Fenster 10, 11, 12 bleibt.Eine weitere Optimierung der Reglerparameter Kp, Ki durch Minimierungder Fehlerfunktion F ist dann nicht mehr möglich. Um dennoch eine weitereOptimierung mit Werten größer Nullfür dieFehlerfunktion F zu ermöglichen,kann ein Fenster 10, 11, 12 mit dem relativenAbstand Null zum Sollwertverlauf Rsoll(t) gesetzt werden, so daß jede Abweichungvom Sollwert Rsoll quadratisch in die Fehlerfunktion F eingeht.Eine andere Möglichkeit,Funktionswerte F größer Nullzu erhalten wäre,die Fenster 10, 11, 12 näher an denSollwertverlauf Rsoll(t) zu setzten als es die tatsächlicheAnwendung erfordert.
    [0033] Ineinem Schritt V wird nun versucht, durch eine schrittweise Variationim Satz der Reglerparameter Kp, Ki eine Verbesserung des Regelkreises 2 zuerzielen. GängigeAlgorithmen benötigendazu ein Kriterium, mit dessen Hilfe über den Erfolg oder Mißerfolgeiner Variation entschieden werden kann. Hierzu dient hier die FehlerfunktionF. Es ist daher notwendig, die Schritte III und IV nach jeder Variationim Satz der Reglerparameter Kp, Ki zu wiederholen und so den neuenIstwertverlauf Rist(t) (im Schritt III) und die Fehlerfunktion (im SchrittIV) zu bestimmen. Als Beispiel fürsolch eine schrittweise Annäherungan ein Optimum sei etwa der Algorithmus nach Hooke-Jeeves (R. Hookeund T. A. Jeeves, "Directsearch solution of numerical and statistical problems", J. Assoc. Comput.Math. 8 (1961), 212 – 229)erwähnt.Allen geeigneten Algorithmen ist gemeinsam, daß sie einen Satz von ParameternP (hier der Reglerparameter Kp, Ki) variieren, um eine Zielfunktion f(P)(hier die Fehlerfunktion F) zu optimieren.
    [0034] Essollte fürdie Optimierung verschiedene Abbruchbedingungen geben, die in einemSchritt VI abgeprüftwerden: Der Algorithmus sollte abbrechen, wenn ein vorgegebenesZiel erreicht wurde, etwa wenn die Fehlerfunktion F den Wert Nullannimmt und damit der Istwertverlauf Rist(t) innerhalb aller Fenster 10, 11, 12 liegt.Der Algorithmus sollte auch dann abbrechen, wenn zu viele Iterationsschrittedurchgeführtwurden, ohne daß dasvorgegebene Ziel erreicht wurde, bzw. wenn zu viele Iterationsschrittezu keiner Verbesserung in der Fehlerfunktion F geführt haben.In den beiden letzten Fällenist ein Erreichen des gesteckten Zieles unwahrscheinlich, es solltemit einem modifizierten Satz an Fenstern 10, 11, 12 gearbeitetwerden.
    [0035] Eskann nützlichsein, zur Lösungder Optimierungsaufgabe zwei Sätzevon Fenstern 10, 11, 12 zu definieren,die unterschiedlich nahe an den Sollwertverlauf Rsoll(t) gesetztsind. Ein erster Satz von Fenstern 10, 11, 12 kanndabei das eigentliche Ziel der Optimierung definieren und wie obenbeschrieben ein Abbruchkriterium liefern. Ein zweiter, enger gesetzterSatz von Fenstern 10, 11, 12 kann dieZielfunktion f(P) (bzw. Fehlerfunktion F) für die eigentliche Optimierungliefern. Kleine Änderungenvon Reglerparametern Kp, Ki wirken sich dann stärker aus, wenn der Satz vonReglerparametern Kp, Ki bereits nahe am Abbruchkriterium liegt.Für einfachereOptimierungsprobleme kann es aber aus Zeitgründen angebracht sein, die beidenSätze vonFenstern 10, 11, 12 identisch zu definieren.
    [0036] EinAntrieb 1 mit einer aufwendigen Struktur des Reglers 2 enthält sehrviele Reglerparameter Kp, Ki. Eine geeignete Strategie zur Optimierungdieser Reglerparameter Kp, Ki besteht dann darin, den Regler 2 in mehrerenSchritten zu optimieren. Dabei wird das oben beschriebene Verfahrenjeweils nur fürwenige der Reglerparameter Kp, Ki angewandt. In einem Regler 2 mitKaskadenstruktur empfiehlt es sich, zunächst den innersten Regler (etwaden Stromregler) und dann schrittweise die weiter außen liegendenRegler (z. B. Geschwindigkeitsregler, Lageregler) zu optimieren.Auch die Reglerparameter Kp, Ki sogenannter "feed-forward" Strecken können mit dem beschriebenenVerfahren optimiert werden.
    [0037] AlsRegelgröße R für den SollwertverlaufRsoll(t) kann jede einer Erfassung zugängliche Größe des Antriebes 1 dienen.Das vorgeschlagene Verfahren zum Optimieren der ReglerparameterKp, Ki ist also nicht von der Art der Reglerstruktur abhängig undist somit universell einsetzbar. Die Anwendung des Verfahrens ist daherauch nicht beschränktauf Regler 2 fürAntriebe 1, sondern eignet sich für Systeme mit Reglern 2 aller Art.
    [0038] EineOptimierungseinrichtung 5 zur Durchführung des beschriebenen Verfahrenskann als Software oder Hardware direkt in der Elektronik eines Antriebssystems 1 untergebrachtwerden, oder in einem übereine Schnittstelle mit dem Antriebsystem 1 verbundenenRechner. Zur Erleichterung der Eingabe vom Sollwertverlauf Rsoll(t)und der Fenster 10, 11, 12 sollte aufeinem Bildschirm 6 der Optimierungseinrichtung 5 eineentsprechende graphische Anzeige möglich sein. Auch der IstwertverlaufRist(t) sollte darstellbar sein. Aufschlußreich ist eine Darstellungder Abweichung zwischen Sollwertverlauf Rsoll(t) und IstwertverlaufRist(t) mit einem entsprechend angepaßten Maßstab. Abweichungen, die ineiner Darstellung zusammen mit Sollwertverlauf Rsoll(t) und IstwertverlaufRist(t) kaum zu erkennen wären,sind so gut erkennbar. Interessante Bereiche der Darstellung aufdem Bildschirm 6 sollten vergrößerbar sein, um den jeweiligenVerlauf genauer erkennen zu können.
    [0039] Ineiner Numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine ist bereits einBildschirm 6 vorhanden, so daß die Optimierungseinrichtung 5 vollständig inSoftware fürdie Numerischen Steuerung realisiert werden kann.
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] Verfahren zum Optimieren von Reglerparametern(Kp, Ki) eines Reglers (2) eines Systems, beispielsweiseeines Antriebssystems (1), nach dem anhand einer Fehlerfunktion(F) optimierte Reglerparameter (Kp, Ki) aufgefunden werden, gekennzeichnetdurch folgende Schritte: I. Festlegen eines Sollwertverlaufs(Rsoll(t)) füreine Regelgröße (R),der einem real auftretenden Verlauf möglichst nahe kommt, II.Festlegen von wenigstens einem Fenster (10, 11, 12),das den Sollwertverlauf (Rsoll(t)) zeitlich und betragsmäßig eingrenzt. III.Aufnehmen des vom System (1) realisierten Istwertverlaufs(Rist(t)) unter Vorgabe des Sollwertverlaufs (Rsoll(t)). IV.Berechnen einer Fehlerfunktion (F) aus dem Istwertverlauf (Rist(t))und den in Schritt II gesetzten Fenstern (10, 11, 12). V.Optimieren der Fehlerfunktion (F) durch Variation der Reglerparameter(Kp, Ki) unter Wiederholung der Schritte III bis V.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß imSchritt II wenigstens zwei Fenster (10, 11, 12)definiert werden, denen jeweils ein Gewichtungsfaktor (G) zugeordnetwird, der in Schritt IV berücksichtigt wird.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß imSchritt II fürjedes Fenster (10, 11, 12) ausgewählt wird,ob die betragsmäßige Eingrenzungabsolut oder relativ zum Sollwertverlauf (Rsoll(t)) erfolgen soll.
    [4] Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,daß inSchritt IV die Fehlerfunktion (F) berechnet wird, indem für jedesFenster (10, 11, 12) die außerhalbdes jeweiligen Fensters (10, 11, 12)liegenden Werte des Istwertverlaufs (Rist(t)) als Quadrat der Differenzzur nächstliegendenGrenze des jeweiligen Fensters (10, 11, 12)aufintegriert werden, und die so erhalten Integralwerte multipliziertmit dem Gewichtungsfaktor (G) des jeweiligen Fensters (10, 11, 12)zur Fehlerfunktion (F) summiert werden.
    [5] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß dasVerfahren abgebrochen wird, wenn in einem Schritt VI ein Abbruchkriteriumerfülltist.
    [6] Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,daß einWert von Null fürdie Fehlerfunktion (F) ein Abbruchkriterium ist.
    [7] Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,daß eineerreichte maximale Anzahl von Variationen der Reglerparameter (Kp,Ki) ohne Verbesserung der Fehlerfunktion (F) ein Abbruchkriteriumist.
    [8] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß mitzwei Sätzen vonFenstern (10, 11, 12) gearbeitet wird,die unterschiedlich nahe an den Sollwertverlauf (Rsoll(t)) gesetzt sind.
    [9] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß inmehreren Schritten jeweils nur ein Teil der Reglerparameter (Kp,Ki) optimiert wird.
    [10] Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß ineinem kaskadierten Regler (2) zunächst die Reglerparameter (Kp,Ki) der inneren Regelkreise optimiert werden.
    [11] Vorrichtung zum Optimieren von Reglerparametern(Kp, Ki) eines Reglers (2) eines Systems, beispielsweiseeines Antriebssystems (1), mit der anhand einer Fehlerfunktion(F) optimierte Reglerparameter (Kp, Ki) auffindbar sind, gekennzeichnetdurch folgende Merkmale: – einSollwertverlauf (Rsoll(t)) füreine Regelgröße (R),der einem real auftretenden Verlauf möglichst nahe kommt, ist festlegbar, – wenigstensein Fenster (10, 11, 12), das den Sollwertverlauf(Rsoll(t)) zeitlich und betragsmäßig eingrenzt, istfestlegbar, – dervom System (1) unter Vorgabe des Sollwertverlaufs (Rsoll(t))realisierte Istwertverlaufs (Rist(t)) ist feststellbar, – eine Fehlerfunktion(F) ist aus dem Istwertverlauf (Rist(t)) und den in gesetzten Fenstern(10, 11, 12) berechenbar, – die Fehlerfunktion(F) ist durch Variation der Reglerparameter (Kp, Ki) optimierbar.
    [12] Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,daß aufeinem Bildschirm der Sollwertverlauf (Rsoll(t)) und der Istwertverlauf(Rist(t)) gemeinsam mit den Fenstern (10, 11, 12)darstellbar sind.
    [13] Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,daß aufdem Bildschirm zusätzlichdie Abweichung des Istwertverlaufs (Rist(t)) vom Sollwertverlauf(Rsoll(t)) darstellbar ist.
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    公开号 | 公开日
    DE102004029790B4|2014-05-15|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-06-01| 8110| Request for examination paragraph 44|
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    2011-11-18| R016| Response to examination communication|
    2013-10-14| R016| Response to examination communication|
    2014-01-28| R018| Grant decision by examination section/examining division|
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410029790|DE102004029790B4|2004-06-19|2004-06-19|Method and device for optimizing controller parameters|DE200410029790| DE102004029790B4|2004-06-19|2004-06-19|Method and device for optimizing controller parameters|
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