Auslegung der Reglerparameter - Versionsgeschichte

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 Wie in der Abbildung erkenntlich, wird dazu einfach der Wert am Ausgang des Reglers um den Wert nach der Begrenzung verringert. Die Abbildung ''Allgemeine Anti-Windup-Strategie mit Bildtext'' zeigt auch den entsprechenden Beschreibungstext aus der Bildquelle. Ist die Differenz null, sind die Werte gleich groß und das Anti-Windup ist nicht aktiv. Stellt sich eine Differenz ein, wird über einen Verstärkerbaustein der Parameter für den I-Anteil um den entsprechenden Wert verringert. Als Faktor wurde der Wert „eins“ gewählt. Für das oben genannte Simulations-Beispiel konnte der Effekt der Anti-Windup-Strategie nachgewiesen werden. Es ist dabei besonders die geringere Totzeit im Plot der ''Ist-Geschwindigkeit'' und die schnelle Abnahme des ''I-Anteils'' zu beobachten, vgl. Abbildung ''Anti-Windup: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter''.
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Robin Kirsch am 2. Dezember 2016 um 10:50 Uhr

2016-12-02T10:50:27Z

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	Wie in der Abbildung erkenntlich, wird dazu einfach der Wert am Ausgang des Reglers um den Wert nach der Begrenzung verringert. Die Abbildung ''Allgemeine Anti-Windup-Strategie mit Bildtext'' zeigt auch den entsprechenden Beschreibungstext aus der Bildquelle. Ist die Differenz null, sind die Werte gleich groß und das Anti-Windup ist nicht aktiv. Stellt sich eine Differenz ein, wird über einen Verstärkerbaustein der Parameter für den I-Anteil um den entsprechenden Wert verringert. Als Faktor wurde der Wert „eins“ gewählt. Für das oben genannte Simulations-Beispiel konnte der Effekt der Anti-Windup-Strategie nachgewiesen werden. Es ist dabei besonders die geringere Totzeit im Plot der ''Ist-Geschwindigkeit'' und die schnelle Abnahme des ''I-Anteils'' zu beobachten, vgl. Abbildung ''Anti-Windup: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter''.		Wie in der Abbildung erkenntlich, wird dazu einfach der Wert am Ausgang des Reglers um den Wert nach der Begrenzung verringert. Die Abbildung ''Allgemeine Anti-Windup-Strategie mit Bildtext'' zeigt auch den entsprechenden Beschreibungstext aus der Bildquelle. Ist die Differenz null, sind die Werte gleich groß und das Anti-Windup ist nicht aktiv. Stellt sich eine Differenz ein, wird über einen Verstärkerbaustein der Parameter für den I-Anteil um den entsprechenden Wert verringert. Als Faktor wurde der Wert „eins“ gewählt. Für das oben genannte Simulations-Beispiel konnte der Effekt der Anti-Windup-Strategie nachgewiesen werden. Es ist dabei besonders die geringere Totzeit im Plot der ''Ist-Geschwindigkeit'' und die schnelle Abnahme des ''I-Anteils'' zu beobachten, vgl. Abbildung ''Anti-Windup: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter''.
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Robin Kirsch am 2. Dezember 2016 um 10:48 Uhr

2016-12-02T10:48:58Z

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		<br>'''Update Juni 2014'''<br>
		Nachdem eine Messung des Geschwindigkeitssignals am Fahrzeug vorgenommen und das System angepasst wurde, wurden folgende Parameter festgelegt:
		* P-Anteil: 3
		* I-Anteil: 1
		* D-Anteil: 0
		* Windup-Faktor: 10

		<br>'''Update Januar 2015'''<br>
		Nachdem das ESM angepasst war, wurde zuerst mit deutlich kleineren Werten gearbeitet. Da jedoch die Reaktionszeit mit I-Anteil zu langsam war, wurden folgende Parameter festgelegt:
		* P-Anteil: 0.5
		* I-Anteil: 0
		* D-Anteil: 0
		* Windup-Faktor: 1

		====Wind-Up====

		[[Datei:WindUp-Problematik.png\|thumb\|200px\|Windup-Problematik: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter [[:Datei:Laengsfuehrung test.mdl\| (Modell)]]]]Die Stellgröße für das Gaspedal ist gemäß Anforderung auf das Intervall [-1 1] begrenzt. Aus diesem Grund ist im Simulink-Modell ein entsprechender Begrenzungsblock eingefügt, der den Wert des Regler-Ausgangs von -1 bis 1 begrenzt. Bei PI-Reglern mit einer derartigen Begrenzung tritt der Wind-Up-Effekt auf. Prof. Dr.-Ing. Frank Allgöwer beschreibt diesen folgendermaßen:

		<blockquote>Bei einem Regler mit I-Anteil wird z.B. der so entstehende zusätzliche Regelfehler aufintegriert. Es folgt ein starkes Überschwingen, das bis zur Instabilität führen kann.<ref>"Vorlesung Regelungstechnik II" von Dr.-Ing. F. Allgöwer, Institut für Systemtheorie technischer Prozesse, Universität Stuttgart. S. 1. [http://www.ist.uni-stuttgart.de/education/courses/RTII/download/awindup.pdf (Link] Abruf: 14.05.2014)</ref></blockquote>

		Im vorliegenden Modell wurde in der genannten separaten Simulations-Umgebung ein hoher Sprung als Sollgröße simuliert, vgl. Abbildung ''Windup-Problematik: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter'' im Diagramm oben links. Das Aufintegrieren des I-Anteils kann dabei sehr gut beobachtet werden (''Diagramm unten rechts in der Abbildung''). Die Reaktion auf ein entsprechend niedrigeres Signal erfolgt dabei mit einer gewissen Totzeit, da der hohe I-Anteil erst abgebaut werden muss. Dieses ist im Plot der Ist-Geschwindigkeit (''mitte links in der Abbildung'') zu sehen.

		Die Lösung dieser Problematik wird im Allgemeinen mit einer '''Anti-Windup-Strategie''' erreicht, die erstmalig aktiv wird, wenn Sättigung auftritt, also wenn der Regler-Ausgang größer ist als die begrenzte Stellgröße.<ref>"Entwurf von modellbasierten Anti-Windup-Methoden für Systeme mit Stellbegrenzungen" von A. Ortseifen. S. 28. [http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/3748/1/Andreas_Ortseifen_Entwurf_von_Anti-Windup-Methoden.pdf (Link] Abruf: 14.05.2014)</ref>
		[[Datei:Anti-Windup-Architektur.png\|thumb\|150px\|Allgemeine Anti-Windup-Strategie mit Bildtext]]
		[[Datei:Anti-Windup.png\|thumb\|200px\|Anti-Windup: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter [[:Datei:Laengsfuehrung test.mdl\| (Modell)]]]]
		[[Datei:Anti-Windup-Architektur ohne Text.png\|mini\|zentriert\|500 px\|Allgemeine Anti-Windup-Strategie <br/>Quelle: "Entwurf von modellbasierten Anti-Windup-Methoden für Systeme mit Stellbegrenzungen" von A. Ortseifen. S. 28. [http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/3748/1/Andreas_Ortseifen_Entwurf_von_Anti-Windup-Methoden.pdf (Link] Abruf: 14.05.2014)]]
		<br>
		Wie in der Abbildung erkenntlich, wird dazu einfach der Wert am Ausgang des Reglers um den Wert nach der Begrenzung verringert. Die Abbildung ''Allgemeine Anti-Windup-Strategie mit Bildtext'' zeigt auch den entsprechenden Beschreibungstext aus der Bildquelle. Ist die Differenz null, sind die Werte gleich groß und das Anti-Windup ist nicht aktiv. Stellt sich eine Differenz ein, wird über einen Verstärkerbaustein der Parameter für den I-Anteil um den entsprechenden Wert verringert. Als Faktor wurde der Wert „eins“ gewählt. Für das oben genannte Simulations-Beispiel konnte der Effekt der Anti-Windup-Strategie nachgewiesen werden. Es ist dabei besonders die geringere Totzeit im Plot der ''Ist-Geschwindigkeit'' und die schnelle Abnahme des ''I-Anteils'' zu beobachten, vgl. Abbildung ''Anti-Windup: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter''.
		<br>

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2016-12-02T10:47:49Z

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	~~<br>'''Update Juni 2014'''<br>~~
	~~Nachdem eine Messung des Geschwindigkeitssignals am Fahrzeug vorgenommen und das System angepasst wurde, wurden folgende Parameter festgelegt:~~
	* P-Anteil: 3
	* I-Anteil: 1
	* D-Anteil: 0
	* Windup-Faktor: 10

	~~<br>'''Update Januar 2015'''<br>~~
	~~Nachdem das ESM angepasst war, wurde zuerst mit deutlich kleineren Werten gearbeitet. Da jedoch die Reaktionszeit mit I-Anteil zu langsam war, wurden folgende Parameter festgelegt:~~
	* P-Anteil: 0.5
	* I-Anteil: 0
	* D-Anteil: 0
	* Windup-Faktor: 1

	~~====Wind-Up====~~

	[[Datei:WindUp-Problematik.png\|thumb\|200px\|Windup-Problematik: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter [[:Datei:Laengsfuehrung test.mdl\| (Modell)]]]]Die Stellgröße für das Gaspedal ist gemäß Anforderung auf das Intervall [-1 1] begrenzt. Aus diesem Grund ist im Simulink-Modell ein entsprechender Begrenzungsblock eingefügt, der den Wert des Regler-Ausgangs von -1 bis 1 begrenzt. Bei PI-Reglern mit einer derartigen Begrenzung tritt der Wind-Up-Effekt auf. Prof. Dr.-Ing. Frank Allgöwer beschreibt diesen folgendermaßen:

	<blockquote>Bei einem Regler mit I-Anteil wird z.B. der so entstehende zusätzliche Regelfehler aufintegriert. Es folgt ein starkes Überschwingen, das bis zur Instabilität führen kann.<ref>"Vorlesung Regelungstechnik II" von Dr.-Ing. F. Allgöwer, Institut für Systemtheorie technischer Prozesse, Universität Stuttgart. S. 1. [http://www.ist.uni-stuttgart.de/education/courses/RTII/download/awindup.pdf (Link] Abruf: 14.05.2014)</ref></blockquote>

	Im vorliegenden Modell wurde in der genannten separaten Simulations-Umgebung ein hoher Sprung als Sollgröße simuliert, vgl. Abbildung ''Windup-Problematik: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter'' im Diagramm oben links. Das Aufintegrieren des I-Anteils kann dabei sehr gut beobachtet werden (''Diagramm unten rechts in der Abbildung''). Die Reaktion auf ein entsprechend niedrigeres Signal erfolgt dabei mit einer gewissen Totzeit, da der hohe I-Anteil erst abgebaut werden muss. Dieses ist im Plot der Ist-Geschwindigkeit (''mitte links in der Abbildung'') zu sehen.

	Die Lösung dieser Problematik wird im Allgemeinen mit einer '''Anti-Windup-Strategie''' erreicht, die erstmalig aktiv wird, wenn Sättigung auftritt, also wenn der Regler-Ausgang größer ist als die begrenzte Stellgröße.<ref>"Entwurf von modellbasierten Anti-Windup-Methoden für Systeme mit Stellbegrenzungen" von A. Ortseifen. S. 28. [http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/3748/1/Andreas_Ortseifen_Entwurf_von_Anti-Windup-Methoden.pdf (Link] Abruf: 14.05.2014)
	~~[[Datei:Anti-Windup-Architektur.png\|thumb\|150px\|Allgemeine Anti-Windup-Strategie mit Bildtext]]~~
	~~[[Datei:Anti-Windup.png\|thumb\|200px\|Anti-Windup: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter [[:Datei:Laengsfuehrung test.mdl\| (Modell)]]]]~~
	[[Datei:Anti-Windup-Architektur ohne Text.png\|mini\|zentriert\|500 px\|Allgemeine Anti-Windup-Strategie <br/>Quelle: "Entwurf von modellbasierten Anti-Windup-Methoden für Systeme mit Stellbegrenzungen" von A. Ortseifen. S. 28. [http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/3748/1/Andreas_Ortseifen_Entwurf_von_Anti-Windup-Methoden.pdf (Link] Abruf: 14.05.2014)]]
	~~<br>~~
	Wie in der Abbildung erkenntlich, wird dazu einfach der Wert am Ausgang des Reglers um den Wert nach der Begrenzung verringert. Die Abbildung ''Allgemeine Anti-Windup-Strategie mit Bildtext'' zeigt auch den entsprechenden Beschreibungstext aus der Bildquelle. Ist die Differenz null, sind die Werte gleich groß und das Anti-Windup ist nicht aktiv. Stellt sich eine Differenz ein, wird über einen Verstärkerbaustein der Parameter für den I-Anteil um den entsprechenden Wert verringert. Als Faktor wurde der Wert „eins“ gewählt. Für das oben genannte Simulations-Beispiel konnte der Effekt der Anti-Windup-Strategie nachgewiesen werden. Es ist dabei besonders die geringere Totzeit im Plot der ''Ist-Geschwindigkeit'' und die schnelle Abnahme des ''I-Anteils'' zu beobachten, vgl. Abbildung ''Anti-Windup: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter''.
	~~<br><br>~~

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Robin Kirsch am 2. Dezember 2016 um 10:46 Uhr

2016-12-02T10:46:43Z

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	Im vorliegenden Modell wurde in der genannten separaten Simulations-Umgebung ein hoher Sprung als Sollgröße simuliert, vgl. Abbildung ''Windup-Problematik: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter'' im Diagramm oben links. Das Aufintegrieren des I-Anteils kann dabei sehr gut beobachtet werden (''Diagramm unten rechts in der Abbildung''). Die Reaktion auf ein entsprechend niedrigeres Signal erfolgt dabei mit einer gewissen Totzeit, da der hohe I-Anteil erst abgebaut werden muss. Dieses ist im Plot der Ist-Geschwindigkeit (''mitte links in der Abbildung'') zu sehen.		Im vorliegenden Modell wurde in der genannten separaten Simulations-Umgebung ein hoher Sprung als Sollgröße simuliert, vgl. Abbildung ''Windup-Problematik: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter'' im Diagramm oben links. Das Aufintegrieren des I-Anteils kann dabei sehr gut beobachtet werden (''Diagramm unten rechts in der Abbildung''). Die Reaktion auf ein entsprechend niedrigeres Signal erfolgt dabei mit einer gewissen Totzeit, da der hohe I-Anteil erst abgebaut werden muss. Dieses ist im Plot der Ist-Geschwindigkeit (''mitte links in der Abbildung'') zu sehen.

	Die Lösung dieser Problematik wird im Allgemeinen mit einer '''Anti-Windup-Strategie''' erreicht, die erstmalig aktiv wird, wenn Sättigung auftritt, also wenn der Regler-Ausgang größer ist als die begrenzte Stellgröße.<ref>"Entwurf von modellbasierten Anti-Windup-Methoden für Systeme mit Stellbegrenzungen" von A. Ortseifen. S. 28. [http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/3748/1/Andreas_Ortseifen_Entwurf_von_Anti-Windup-Methoden.pdf (Link] Abruf: 14.05.2014)~~</ref>~~		Die Lösung dieser Problematik wird im Allgemeinen mit einer '''Anti-Windup-Strategie''' erreicht, die erstmalig aktiv wird, wenn Sättigung auftritt, also wenn der Regler-Ausgang größer ist als die begrenzte Stellgröße.<ref>"Entwurf von modellbasierten Anti-Windup-Methoden für Systeme mit Stellbegrenzungen" von A. Ortseifen. S. 28. [http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/3748/1/Andreas_Ortseifen_Entwurf_von_Anti-Windup-Methoden.pdf (Link] Abruf: 14.05.2014)
	[[Datei:Anti-Windup-Architektur.png\|thumb\|150px\|Allgemeine Anti-Windup-Strategie mit Bildtext]]		[[Datei:Anti-Windup-Architektur.png\|thumb\|150px\|Allgemeine Anti-Windup-Strategie mit Bildtext]]
	[[Datei:Anti-Windup.png\|thumb\|200px\|Anti-Windup: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter [[:Datei:Laengsfuehrung test.mdl\| (Modell)]]]]		[[Datei:Anti-Windup.png\|thumb\|200px\|Anti-Windup: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter [[:Datei:Laengsfuehrung test.mdl\| (Modell)]]]]
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	Wie in der Abbildung erkenntlich, wird dazu einfach der Wert am Ausgang des Reglers um den Wert nach der Begrenzung verringert. Die Abbildung ''Allgemeine Anti-Windup-Strategie mit Bildtext'' zeigt auch den entsprechenden Beschreibungstext aus der Bildquelle. Ist die Differenz null, sind die Werte gleich groß und das Anti-Windup ist nicht aktiv. Stellt sich eine Differenz ein, wird über einen Verstärkerbaustein der Parameter für den I-Anteil um den entsprechenden Wert verringert. Als Faktor wurde der Wert „eins“ gewählt. Für das oben genannte Simulations-Beispiel konnte der Effekt der Anti-Windup-Strategie nachgewiesen werden. Es ist dabei besonders die geringere Totzeit im Plot der ''Ist-Geschwindigkeit'' und die schnelle Abnahme des ''I-Anteils'' zu beobachten, vgl. Abbildung ''Anti-Windup: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter''.		Wie in der Abbildung erkenntlich, wird dazu einfach der Wert am Ausgang des Reglers um den Wert nach der Begrenzung verringert. Die Abbildung ''Allgemeine Anti-Windup-Strategie mit Bildtext'' zeigt auch den entsprechenden Beschreibungstext aus der Bildquelle. Ist die Differenz null, sind die Werte gleich groß und das Anti-Windup ist nicht aktiv. Stellt sich eine Differenz ein, wird über einen Verstärkerbaustein der Parameter für den I-Anteil um den entsprechenden Wert verringert. Als Faktor wurde der Wert „eins“ gewählt. Für das oben genannte Simulations-Beispiel konnte der Effekt der Anti-Windup-Strategie nachgewiesen werden. Es ist dabei besonders die geringere Totzeit im Plot der ''Ist-Geschwindigkeit'' und die schnelle Abnahme des ''I-Anteils'' zu beobachten, vgl. Abbildung ''Anti-Windup: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter''.
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Robin Kirsch am 2. Dezember 2016 um 10:45 Uhr

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Robin Kirsch am 2. Dezember 2016 um 10:45 Uhr

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'''Update Juni 2014''' 
Nachdem eine Messung des Geschwindigkeitssignals am Fahrzeug vorgenommen und das System angepasst wurde, wurden folgende Parameter festgelegt:
* P-Anteil: 3
* I-Anteil: 1
* D-Anteil: 0
* Windup-Faktor: 10

 '''Update Januar 2015''' 
Nachdem das ESM angepasst war, wurde zuerst mit deutlich kleineren Werten gearbeitet. Da jedoch die Reaktionszeit mit I-Anteil zu langsam war, wurden folgende Parameter festgelegt:
* P-Anteil: 0.5
* I-Anteil: 0
* D-Anteil: 0
* Windup-Faktor: 1

====Wind-Up====

[[Datei:WindUp-Problematik.png|thumb|200px|Windup-Problematik: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter [[:Datei:Laengsfuehrung test.mdl| (Modell)]]]]Die Stellgröße für das Gaspedal ist gemäß Anforderung auf das Intervall [-1 1] begrenzt. Aus diesem Grund ist im Simulink-Modell ein entsprechender Begrenzungsblock eingefügt, der den Wert des Regler-Ausgangs von -1 bis 1 begrenzt. Bei PI-Reglern mit einer derartigen Begrenzung tritt der Wind-Up-Effekt auf. Prof. Dr.-Ing. Frank Allgöwer beschreibt diesen folgendermaßen:

<blockquote>Bei einem Regler mit I-Anteil wird z.B. der so entstehende zusätzliche Regelfehler aufintegriert. Es folgt ein starkes Überschwingen, das bis zur Instabilität führen kann.<ref>"Vorlesung Regelungstechnik II" von Dr.-Ing. F. Allgöwer, Institut für Systemtheorie technischer Prozesse, Universität Stuttgart. S. 1. [http://www.ist.uni-stuttgart.de/education/courses/RTII/download/awindup.pdf (Link] Abruf: 14.05.2014)</ref></blockquote>

Im vorliegenden Modell wurde in der genannten separaten Simulations-Umgebung ein hoher Sprung als Sollgröße simuliert, vgl. Abbildung ''Windup-Problematik: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter'' im Diagramm oben links. Das Aufintegrieren des I-Anteils kann dabei sehr gut beobachtet werden (''Diagramm unten rechts in der Abbildung''). Die Reaktion auf ein entsprechend niedrigeres Signal erfolgt dabei mit einer gewissen Totzeit, da der hohe I-Anteil erst abgebaut werden muss. Dieses ist im Plot der Ist-Geschwindigkeit (''mitte links in der Abbildung'') zu sehen.

Die Lösung dieser Problematik wird im Allgemeinen mit einer '''Anti-Windup-Strategie''' erreicht, die erstmalig aktiv wird, wenn Sättigung auftritt, also wenn der Regler-Ausgang größer ist als die begrenzte Stellgröße.<ref>"Entwurf von modellbasierten Anti-Windup-Methoden für Systeme mit Stellbegrenzungen" von A. Ortseifen. S. 28. [http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/3748/1/Andreas_Ortseifen_Entwurf_von_Anti-Windup-Methoden.pdf (Link] Abruf: 14.05.2014)</ref>
[[Datei:Anti-Windup-Architektur.png|thumb|150px|Allgemeine Anti-Windup-Strategie mit Bildtext]]
[[Datei:Anti-Windup.png|thumb|200px|Anti-Windup: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter [[:Datei:Laengsfuehrung test.mdl| (Modell)]]]]
[[Datei:Anti-Windup-Architektur ohne Text.png|mini|zentriert|500 px|Allgemeine Anti-Windup-Strategie Quelle: "Entwurf von modellbasierten Anti-Windup-Methoden für Systeme mit Stellbegrenzungen" von A. Ortseifen. S. 28. [http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/3748/1/Andreas_Ortseifen_Entwurf_von_Anti-Windup-Methoden.pdf (Link] Abruf: 14.05.2014)]]
 
Wie in der Abbildung erkenntlich, wird dazu einfach der Wert am Ausgang des Reglers um den Wert nach der Begrenzung verringert. Die Abbildung ''Allgemeine Anti-Windup-Strategie mit Bildtext'' zeigt auch den entsprechenden Beschreibungstext aus der Bildquelle. Ist die Differenz null, sind die Werte gleich groß und das Anti-Windup ist nicht aktiv. Stellt sich eine Differenz ein, wird über einen Verstärkerbaustein der Parameter für den I-Anteil um den entsprechenden Wert verringert. Als Faktor wurde der Wert „eins“ gewählt. Für das oben genannte Simulations-Beispiel konnte der Effekt der Anti-Windup-Strategie nachgewiesen werden. Es ist dabei besonders die geringere Totzeit im Plot der ''Ist-Geschwindigkeit'' und die schnelle Abnahme des ''I-Anteils'' zu beobachten, vgl. Abbildung ''Anti-Windup: Vergleich Soll- und Istgröße und Reglerparameter''.

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