Die elektronische Ansteuerung eines VTG-Laders...
Geschrieben von Joachim S am 06. Juni 2009 13:49:01:
Als Antwort auf: Ähm,... So ganz billig und einfach ist die Ansteuerung leider nicht... geschrieben von Joachim S am 04. Juni 2009 22:48:37:
Tach zusammen,
also, es handelt sich um eine Art Stellmotor, der einen Winkel von etwas mehr als 90° beackert. Mit Hebel dran, von da gehts mit einer Stange auf den Hebel am VTG-Lader, der wiederum die Klappen verstellt.
Was ich jetzt beschreibe bezieht sich auf die Stellglieder der BMW-Lader, andere Hersteller benutzen möglicherweise in Details andere Ansteuerungen.
Das Ding erwartet an drei Anschlüssen 12 V Plus, Gnd, und das Signal.
Das Signal ist PWM-moduliert, bei BMW mit etwa 12 Volt Signalstärke (unkritisch) und einer Grundfrequenz von 400 Hz. Diese wird überwacht und muss in den Grenzen etwa +/- 10 Hz eingehalten werden. Sonst steigt das Ding aus und geht an den Anschlag für Ladedruck minimal.
Die Taktrate des PWM-Signals muss zwischen 10 und 90% variieren. Damit wird der Arbeitsbereich abgedeckt. Noch mehr oder weniger führt zum Ausstieg wie oben.
Man braucht also:
- Einen Stecker für das Stellgerät mit etwas Kabel dran. (Muss man auch erstmal finden...)
- Einen Ladedrucksensor, der möglichst ein analoges Signal von 0..5 Volt liefert.
- Einen Microcontroller mit PWM-Ausgang, der für die 400 Hz parametriert werden kann. Der braucht einen besser zwei Analogeingänge und die nötige Peripherie zur Stromversorgung und Programmierung.
- Ein bisschen Elektronik drumrum. Sehr sinnvoll wäre ein Poti zur Einstellung des Soll-Ladedrucks. Benötigt wird auch ein kleiner Treiber, der die üblichen 5-Volt Signale des PWM auf 12 Volt verstärkt. Eine schlichte Transistorstufe kann das.
Dann muss man per Software einen PD-Regler implementieren, der zyklisch aufgerufen wird, und das Ausgangssignal entsprechend Istladedruck und Sollwertvorgabe einstellt.
Ich stelle mal hier ein bisschen Pascal-Code rein, wie so ein Regler aussehen kann.
function PD_ReglerLadedruck :single;
// Ausgang an Stellwerk ca. 10-90%, genau in der Konfig.
// Großer Wert (90%) -> Lader macht zu = mehr Ladedruck
var
AktRegelAbweichung, BeitragP, BeitragD :Single;
begin
// LadedruckSoll ist ein Funktionsaufruf, der ggfs. den Ladedruck
// aus Betriebsparametern holt
AktRegelAbweichung := SollLadedruck - IstLadedruck;
if AktRegelAbweichung > 0 then
BeitragP := AktRegelAbweichung * kFaktorLadedruckLow
else
BeitragP := AktRegelAbweichung * kFaktorLadedruckHigh;BeitragD := (AktRegelAbweichung - LastRegelAbweichung) * dFaktorLadedruck;
LastRegelAbweichung := AktRegelAbweichung;Result := VorgabeLadedrucksteller + BeitragP + BeitragD;
// VorgabeLadedrucksteller ist erstmal 50, später aus Kennfeld...
if Result > MaxReglerLadedruck then Result := MaxReglerLadedruck;
if Result < MinReglerLadedruck then Result := MinReglerLadedruck;if Result > GlobalReglerAusgang + vMaxUp then
Result := GlobalReglerAusgang + vMaxUp;
if Result < GlobalReglerAusgang - vMaxDown then
Result := GlobalReglerAusgang - vMaxDown;GlobalLadedruck := IstLadedruck;
GlobalReglerAusgang := Result;
end;Dieser Regler ist schon etwas ausgefuchster, so implementiert er zur Glättung eine maximale Änderungsgeschwindigkeit der Ausgangsgröße sowie unterschiedliche K-Faktoren bei Abweichung nach oben oder unten.
So etwas arbeitet dann im Prinzip schon brauchbar.
Wenn man die Regelung weiter optimieren will, muss man sozusagen mehr über den Prozess wissen. Der MC muss dann die Drehzahl des Motors wissen, und die Gaspedalstellung. Es kann dann der Soll-Ladedruck des Motors in einem Kennfeld hinterlegt werden, denn es macht keinen Sinn, dass der VTG versucht, beim Dahinrollern mit 80 den maximalen Ladedruck einzuregeln.
Man kann dann auch ein Kennfeld hinterlegen, wie die Grundstellung des Ausgangswertes für diese Werte sich verhält. Der Regler ist dann nur noch das Tüpfelchen auf dem i, welches die letzten Korrekturen vornimmt.
Eine solche Regelung arbeitet dann wesentlich stabiler und schneller.
Soweit erstmal. Im Grunde ist es nichts, was jemand der mit MCs und Elektronik vertraut ist, nicht hinbekommt.
Mein Ansatz war etwas anders, ich habe einen PC benutzt und die IO-Geschichte mittels einen per Canbus angekoppelten Moduls erledigt. Viel teurer natürlich, viel Overhead...
Gruss Jo
- Re: Die elektronische Ansteuerung eines VTG-Laders... Franz 29.01.2015 07:40 (0)