Regelstrategie Laderdruck beim ASZ

Hallo,

vielleicht sind für einige hier meine zufälligen Erfahrungen in Sachen Ladedruckregelung bei verstellter VTG-Stange interessant.

Ausgangspunkt waren Überschwinger bis etwa 1,5 bar (Soll = 1,3 bar) beim Übergang Teil- ->Volllast besonders im 6.Gang auf der BAB.

Um die zu verringern, hab ich die VTG-Stange (im Urlaub im August) etwas länger eingestellt.
Auf der BAB-Rückfahrt konnte ich ab und zu Schwingungen des Ladedrucks von etwa 1 Hz beobachten.

Habe dann die Stange nochmal länger gedreht und seitdem keine Druckschwingungen mehr bemerkt, bin allerdings seitdem auch keine so langen BAB-Strecken mehr gefahren.
Die Überschwinger sind nun auch erheblich kleiner als ab Werk.

Eine durchaus willkommene Begleiterscheinung ist der insgesamt etwas abgesenkte Ladedruck, obwohl die Regelung mitten im aktiven Bereich läuft (Tastverhältnis ab 2000 rpm um 50 bis 65%)!
Laut Vollgas-Logs im 3.Gang liegt das Ist im Mittel um 20 bis 30 mbar unter dem Soll.
(Ist zwar nicht die Welt, aber ein gewisser Ausgleich für die LLT-Senkung um rund 20K durch dem Umbau der Kühllüftführung zum LLK.)
Selbst bei längeren Abweichungen wird der Druck bestenfalls kurz bis auf den Sollwert hochgefahren und gleich wieder reduziert.

Mit der Werkseinstellung entsprach das Ist im Mittel praktisch genau dem Soll.

Das bedeutet IMO, daß die Ladedruckregelung nicht holzhammerartig auf Soll-Ist-Abweichungen reagiert, sondern offenbar auch an "Zielwerte" gebunden ist, bei denen normalerweise der Solldruck erreicht wird.

Umgekehrt dürften auch leichte Druckerhöhungen durch Kürzerdrehen der Stange möglich sein, ohne daß man die Regelung dabei bis an den Anschlag treiben muß.

Hallo Ulf!

Das hört sich nach einer Regelung mit bleibender Regelabweichung an, also ohne I-Anteil.
Vermutlich ist die Ladedruckregelung ein P-Regler mit kennfeldgesteuerter Sollwertaufschaltung, wobei der IST-Wert noch gefiltert an den Regler weitergegeben wird (oder die Kreisverstärkung ist sehr niedrig).
Ich glaube nicht, das ein D-Anteil in der Regelstrategie vorgesehen ist, da man sonst wohl kaum so schöne Überschwinger beim "harten" Durchbeschleunigen in niedrigen Gängen provozieren könnte.

Weniger fachchinesich ausgedrückt bedeutet das:
Die EDC liest den Ladedruck-ISTwert leicht gedämpft (verzögert) aus und liest anhand der anderen Motorbetriebsparameter das zugehörige Tastverhältnis aus dem Kennfeld aus.
Die verbleibende Regelabweichung (Unterscheid zwischen SOLL- und ISTwert) wird durch einen einfachen P-Regler (proportional zur Regelabweichung wird das Stellsignal angepasst) nachgeregelt. Es findet also eine Überlagerung der Vorsteuerung (kennfeldbasiert) und der Regelung statt.

Es handelt sich hierbei nur um meine persönliche Einschätzung der Regelstartegie, die auf Beobachtungen und Auswertungen von Dataloggings basiert. Wer es besser weiß, soll mich bitte korrigieren.

Gruß
Alex

donalexo hat folgendes geschrieben:

Die EDC liest den Ladedruck-ISTwert leicht gedämpft (verzögert) aus und liest anhand der anderen Motorbetriebsparameter das zugehörige Tastverhältnis aus dem Kennfeld aus. Die verbleibende Regelabweichung (Unterscheid zwischen SOLL- und ISTwert) wird durch einen einfachen P-Regler (proportional zur Regelabweichung wird das Stellsignal angepasst) nachgeregelt. Es findet also eine Überlagerung der Vorsteuerung (kennfeldbasiert) und der Regelung statt. Es handelt sich hierbei nur um meine persönliche Einschätzung der Regelstartegie, die auf Beobachtungen und Auswertungen von Dataloggings basiert. Wer es besser weiß, soll mich bitte korrigieren.

Hi Alex,

wenn ich das Regelungs-Chinesisch drauf hätte, würde ich es wohl ähnlich beschreiben

Hast Du zufällig noch eine regelungs-spezifische Vermutung über die Ursache meiner o.a. zeitweisen Ladedruckschwankungen?

Hallo Ulf!
Inzwischen weiß ich wieder etwas mehr über die Funktionsweise der Ladedruckregelung, da mir über bestimmte Kanäle innerhalb der Firma tiefgreifende Informationen zugespielt wurden (wenn ... das liest, dann weiß er, dass er damit gemeint ist. Danke).

Nun zur Sache:
Prinzipiell lag ich mit meiner Einschätzung richtig, dass eine kennfeldbasierte Vorsteuerung vorliegt. Es gibt eine Vielzahl von Kennfeldern, die die verschiedensten Einflussgrößen berücksichtigen (z.B. Drehzahl, Ladelufttemperatur, Kühlmitteltemperatur, atmosphärischer Druck, ...). Anhand dieser Kennfelder erfolgt zuerst eine Sollwertaufschaltung auf den Regler.

Dieser Regler wird durch die Vorsteuerung insoweit "entlastet", dass er nur noch die kleinen Abweichungen zwischen vorgesteuertem Sollwert und Istwert ausregeln muss.
Die Reglerstruktur ist allerdings entgegen meiner Annahmen weitaus komplexer aufgebaut als vermutet. Es handelt sich um einen PIDT1-Regler.

Hier mein Versuch, die Funktionsweise zu erklären:

1. Der P-Anteil gibt proportional zur Regelabweichung ein Stellsignal aus.

2. Der I-Anteil (I=Integrator) sorgt für den vollständigen Ausgleich der Regelabweichung, sorgt also für eine langfristige Angleichung von Soll- und Istwert.Problematisch am I-Anteil ist jedoch die Phasendrehung zwischen Soll- und Istwert sowie die Destabilisierung des Regelkreises. Doch dazu später mehr.

3. Der D-Anteil (D=Derivative, dt.: Ableitung) sorgt für eine schnelle Reaktion auf sprunghafte Änderungen des Sollwertes. Die Ableitung der Regelabweichung wird vom D-Anteil proportional verstärkt auf das Stellsignal aufgeschaltet.
Hierbei wurde jedoch ein DT1-Glied realisiert, welches mit einer "abklingenden Sprungantwort" auf einen Sollwertsprung reagiert. Ziel dieses Anteils ist es, z.B. bei plötzlichem Gasgeben die VTG sofort aufzureißen, d.h. auf volle Antriebsleistung des Laders zu stellen, noch bevor der gedämpfte Sollwert zu einer größeren Regelabweichung im Sinne des P-Anteils führen kann. Dies ist sozusagen die "Orakelfunktion" des Reglers, die ihn schon vorab von der Regelabweichung in Kenntnis setzt, die er bald bewältigen muss

Dem Reglerausgang ist noch eine Überwachungsroutine nachgeschaltet, die einige Parameter auf Plausibilität überprüft und die bei Überschreiten eines best. Ladedruckes sofort eingreift.

Ich hoffe, ich konnte die Funktionsweise einigermaßen anschaulich wiedergeben.

Nun zu Deinem Problem mit der 1Hz-Schwingung. Dadurch, dass Du die Einstellung der VTG verändert hast, stimmt die Vorsteuerung durch das Kennfeld nicht mehr so gut, d.h. der Regler hat mehr zu tun. Nun passen aber auch die Verstärkungsfaktoren der einzelnen Regleranteile nicht mehr genau, da durch den mechanischen Eingriff das mechanische Übersetzungsverhältnis leicht verstimmt wurde.
Du fährst also mit einem fehlangepassten Regler durch die Gegend. Nun kann es, insbesondere durch den I-Anteil des Reglers, sehr leicht zu einer Instabilität im Sinne der Regelungstechnik kommen, d.h. der Regler reagiert (z.B. auf einen Führungsgrößensprung) nicht sauber durch Einregeln des Sollwertes, sondern vollführt eine Dauerschwingung (grenzstabil ) oder reagiert sogar mit einer sich selbst verstärkenden Schwingung (völlige Instabilität).

Drehe doch mal die VTG-Stange wieder auf die ursprüngliche Stellung zurück. Ich wette, dass dann keine 1Hz-Schwingung mehr auftritt!!

Gruß
Alex

donalexo hat folgendes geschrieben:

Drehe doch mal die VTG-Stange wieder auf die ursprüngliche Stellung zurück. Ich wette, dass dann keine 1Hz-Schwingung mehr auftritt!!

Hi Alex,

danke für Deine Erklärungen (die für mich sogar weitgehend verständlich sind)

Die VTG zurückdrehen mag ich eigentlich nicht, weil mir der abgesenkte Druck + die geringeren Überschwinger gut gefallen und die Schwingung nur ganz selten auftritt / auftrat.

Aber ich glaube Dir durchaus, daß die Schwingung durch den verstimmten Regelkreis kommen kann.