\chapter{Drehzahlregler}

	Vor Beginn der Optimierung müssen \textbf{alle Vorsteuerungen ausgeschalten}  werden:
	
	\begin{itemize}
		\item Momentenbegrenzungen (p1520 \& p1521)
		\item Reibkennlinie (p3842)
		\item Referenzmodell (p1400)
	\end{itemize}

	\section{Vermessung des mechanischen Systems}
	
		Bei der Messung muss
		
		\begin{itemize}
			\item die P-Verstärkung (p1460) klein und 
			\item die Nachstellzeit (p1462) deaktiviert (0~ms)
		\end{itemize}
	 
	 	sein.
	
		\insFig	{Messfunktion Frequenzgang der Drehzahlregelstrecke}
				{.95}
				{Content/Drehzahlregler/FrequenzgangDrehzahlregelstrecke.png}
				
		\begin{longtblr}
			[            
			caption = {Messfunktion Frequenzgang der Drehzahlregelstrecke},
			entry = {Messfunktion Frequenzgang der Drehzahlregelstrecke},
			label = {Messfunktion Frequenzgang der Drehzahlregelstrecke},
			]
			{
				colspec = {lX},			
			}   		
			Deviceauswahl:	&	Entsprechendes Antriebsgerät auswählen \\
			Messfunktion:	& 	Drehzahlregelstrecke (Anregung nach Stromsollwertfilter) \\	
			Amplitude:		& 	ca. 1~\% - 3~\% des Bezugsmoments (Default-Einstellung)
								\fuda{
									\item Zu große Amplitude beeinflusst das Messergebnis negativ! (Begrenzungen können erreicht werden - kein lineares Verhalten)
									\item Zu kleine Amplitude regt das System zu wenig an
									\item Auf Geräusche achten: Rauschsignal sollte hörbar, aber nicht extrem klingen.
								}\\
			Offset:			&	ungleich 0~1/min Erfahrungswert: ca. 20~1/min (Default-Einstellung)\\
			Hochlaufzeit: 	&	Zeit bis Offset-Drehzahl erreicht ist, wenn die Messung nicht aus dem Stillstand erfolgen soll.\\
			Messperioden:	&	ca. 20
								\fuda{
									\item Mehr Messperioden erhöhen die Genauigkeit der Messung (Mittelwertbildung)
									\item Beeinflusst die Messdauer (In Abhängigkeit der Bandbreite bei	Bedarf verkürzen)
								}\\		
			Bandbreite: 	&	4000~Hz (max. Bandbreite)
								\fuda{
									\item Verteilung der Messpunkte auf die eingestellte Frequenzbandbreite
								}\\														
		\end{longtblr}
	
		\insFig	{Drehzahlregelstrecke eines Zwei-Massen-Schwinger}
				{.95}
				{Content/Drehzahlregler/DrehzahlregelstreckeZweiMassenSchwinger.png}
				
		Bandsperre wie folgend einstellen:		
		\begin{itemize}
			\item Kerbfrequenz auf f einstellen
			\item Bandbreite auf min. f einstellen
			\item Kerbtiefe auf halben Spitzen-Spitzen Wert
		\end{itemize}
		
	\section{Optimierung Drehzahlregler}
	
		\subsection{P-Verstärkung (p1460)}
		
			Zum Start der Optimierung muss			
			\begin{itemize}
				\item die P-Verstärkung (p1460) klein und 
				\item die Nachstellzeit (p1462) deaktiviert (0~ms)
			\end{itemize}
			sein.\\
			Während des Optimieren wird die P-Verstärkung verdoppelt. Ziel der Optimierung ist ein Überschwinger von 4~\% vom Sollwert.
						
		\subsection{Nachstellzeit (p1462)}		
		
			Zum Start der Optimierung muss			
			\begin{itemize}
				\item die Nachstellzeit (p1462) groß
			\end{itemize}	
			sein.\\
			Während des Optimieren wird die Nachstellzeit halbiert. Ziel der Optimierung ist ein Überschwinger von 43~\% vom Sollwert dadurch wird das symmetrische Optimum (SO) sichergestellt.
			
		\subsection{Referenzmodell}
		
			Ist die Drehzahlreglerverstärkung optimiert, kann der Integralanteil des PI-Reglers über die Nachstellzeit Tn aktiviert werden.\\
			Eine Reduzierung der Nachstellzeit bewirkt eine Verkürzung der Integrierzeit, wodurch sich die Verstärkung des geschlossenen Drehzahlregelkreises bei niedrigen Frequenzen erhöht.
			
			Bestimmung der Eigenfrequenz (p1433):
			
			\insFig	{Bestimmung der Eigenfrequenz}
					{.95}
					{Content/Drehzahlregler/Referenzmodell.png}
			
			Parameter:	
			\begin{itemize}
				\item Eingangsfrequenz (p1433) Startwert: siehe Formel Bestimmung Eigenfrequenz
				\item Dampfung (p1434) Startwert: ca. 0.7
				\item Faktor Totzeit (p1435) fix: 2
			\end{itemize}
		
			\notebox{Das Referenzmodell steht nur in den Regelungsarten (p1300) \glqq Drezahlregelung (mit Geber)\grqq{} und \glqq Drehmomentregelung (mit Geber)\grqq{} zur Verfügung. Die Momentenvorsteuerung (p1402) muss ebenfalls abgeschalten sein.}*
		
		\subsection{Vorsteuerung und Kompensation}
		
			Eine Vorsteuerung definiert das Vorbeileiten einer Führungsgröße am überlagerten Regelkreis. Dadurch wird der Regler im Führungsverhalten entlastet und das	System dynamischer.
			
			Dem Drehzahlregler kann somit eine Drehzahl vorgesteuert werden, ohne dass diese im überlagerten Lageregler gebildet werden muss. Dem Stromregler wird ein Drehmoment vorgesteuert ohne dass dieses im Drehzahlregler gebildet werden muss.
			
			Es sind verschieden Arten von Vorsteuerungen möglich, die entweder systemseitig	oder applikativ berechnet werden.
		
			\subsubsection{Reibmoment}
			
				Die gängigste Art der Vorsteuerung ist die Reibmomentvorsteuerung oder Reibmomentkompensation. Die sog. Reibkennlinie kann mittels einer Antriebsfunktion aufgenommen und anschließend für die Vorsteuerung aktiviert werden.
				
				
				\insFig	{Aufnahme Reibkennlinie}
						{.95}
						{Content/Drehzahlregler/Reibkennlinie.png}
						
				Wird die Funktion zur Aufnahme der Reibkennlinie aktiviert, wird diese mit der nächsten Antriebsfreigabe ausgeführt.
				Dabei fährt der Antrieb die parametrierten Drehzahl Stützpunkte an und misst nach einer kurzen Einschwingphase das aktuelle Moment und trägt dieses als Reibmoment in die Stützpunkttabelle ein.
				In der Regel wird die Reibkennlinie ohne angekuppelte (schwere) Mechanik aufgezeichnet. Dies kann jedoch abhängig von der jeweils vorliegenden Mechanik sein.
				
				\notebox{Die Beschleunigung zwischen den Drehzahlstützpunkten ist relativ groß!	Deshalb sollte empfindliche Mechanik vor der Messung vom Motor getrennt werden.}
					
				\warningbox{Während der Messung dreht sich die Achse um eine große Anzahl an Umdrehungen in positive bzw. negative Richtung. Es muss deshalb sichergestellt werden, dass die Achse frei bewegt werden kann und keine Endanschläge erreicht werden können!}
				
			\subsubsection{Beschleunigungsmomentvorsteuerung}
			
				\insFig	{Beschleunigungsmomentvorsteuerung}
				{.95}
				{Content/Drehzahlregler/Beschleunigungsmomentvorsteuerung.png}
				
				Da die Dynamik im geberlosen Betrieb geringer ist als im Betrieb mit Geber, ist zur	Verbesserung der Führungsdynamik eine Vorsteuerung des Beschleunigungsmoments implementiert. Sie steuert mit Kenntnis des	Antriebsmoments unter Berücksichtigung der bestehenden Momenten- und Strombegrenzungen sowie des Lastträgheitsmoments (Motorträgheitsmoment: p0341 x p0342 + Lastmoment: p1498) das benötigte Moment für eine gewünschte	Drehzahldynamik zeitoptimal vor.

				Die Beschleunigungsmomentvorsteuerung kann auch im Betrieb mit Geber aktiviert werden.
				