MSRL - Regeltechnik

periodisch sich verstärkendes Über- und Unterschwingen der Regelgrösse (schwingt immer stärker um den Sollwert)

kritisch gedämpft (d.h. ohne Überschwingen)

unterkritisch gedämpft (20% Überschingen zulässig)

Die Kreisverstärkung V0 ist das Produkt aus den Übertragungsbeiwerten Ks der Strecke und Kp des Reglers.

V0=Ks*Kp

Aus Diagrammen können zulässige Werte für V0 ermittelt werden - in Abhängigkeit des Schwierigkeitsgrades S. Damit lässt sich der Regler an die Strecke anpassen.

ist die Eingangsgrösse der Steuerung im System. (Im Beispiel ist es die Fahrtrichtungsabsicht im Kopf der Fahrerin)

ist die Ausgangsgrösse der Steuerung im System. (Beispiel: Lenkradstellung)

ist die von der Steuerung beeinflusste Wirkung im System. ihr Wert wird durch die Auslegung der Steuerung geplant. (Beispiel: Fahrtrichtung)

Tritt eine Störung auf das System ein, so kann die Steuergrösse vom geplanten Wert abweichen. (Beispiel: Seitenwind, Unebenheit der Fahrbahn, usw.)

Steuern ist eine fortlaufen wiederkehrende Folge von:

-Führungsgrösse w messen oder erfassen

-Stellgrösse y berechnen

-und Stellgrösse y ausgeben

Regeln ist ein geschlossener Wirkungsablauf.

Regeln ist ein Vorgang in einem System, bei dem fortlaufend eine physikalische Grösse (Regelgrösse) gemessen, mit einer Führungsgrösse verglichen und im Sinne einer Angleichung durch eine Ausgangsgrösse beeinflusst wird.

Regeln ist eine fortlaufend wiederkehrende Folge von:

-Regelgrösse x messen

-Regelgrösse x mit Führungsgrösse w vergleichen

-Stellgrösse y berechnen

-und Stellgrösse y ausgeben

ist der aufgabenmässig zu beeinflussende Teil des Systems oder der entsprechende Teil des Wirkungsplans.

Sie beginnt am Eingang mit der Stellgrösse y und endet am Ausgang mit der zu beeinflussenden physikalischen Steuergrösse x

ist der beeinflussende Teil einer Steuerung. Sie enthält die anwendungstechnisch festgelegte Gesetzmässigkeit, wie die Steuerstrecke beeinflusst werden soll.

Sie beginnt am Eingang mit der Führungsgrösse w und endet am Ausgang mit der Stellgrösse y.

ensteht durch Verfeinerung von Steuereinrichtung und Steuerstrecke mit Hilfe von Bausteinen und Wirkrichtung. Er stellt die Funktion einer Steuerung präziser dar.

-als Anlageschema für die Steuer- / Regelstrecke

-als Funktions-Blockschaltbild für die Steuer- / Regeleinrichtung

Die Regelstrecke beginnt am Stellort, wo die Stellgrösse y den Massen- oder Energiestrom dosiert und endet am Messort mit dem Fühler zum erfassen der Regelgrösse y

ist der beeinflussende Teil einer Regelung. Sie hat die Aufgabe, den Massen- oder Energiestrom der Regelstrecke so zu dosieren, damit die Regelgrösse auf dem Wert der Führungsgrösse gehalten wird.

Die Regelgrösse beginnt am Eingang mit der Erfassung der Regelgrösse x und endet am Ausgang mit der Stellgrösse y. Für die Erfassung der Führungsgrösse hat die Regeleinrichtung einen zweiten Eingang.

wandelt die Stellgrösse y in einen Massen-, Energie- oder Mischstrom um. (Durchlassventile, Mischventile, Luftdurchlassklappen, Luftmischklappen)

meistens ein elektromechanischer Wandler, der den elektrischen Reglerausgang yR in eine mechanische Stellgrösse y (Hub oder Drehung) überträgt

ist die Quelle für die Führungsgrösse w, den Sollwert des Reglers. èblicherweise ist das ein Datenpunkt als Einstellwert im Regler selbst. (kann aber auch ein separater elektromechanischer Geber sein, z.B. Potentiometer)

ist die Zeit die vergeht, bis die Regelgrösse x auf eine Änderung der Stellgrösse y zu reagieren beginnt. (verursacht durch Transportzeit und Bauart/Platzierung des Fühlers)

eigentlich Zeitdifferenz vom Berührungspunkt von Tangente und Kurve bis zum Schnittpunkt der Tangente mit dem Beharrungsniveau.

einfachheitshalber: bei 63.2% der Kurve einen Punkt setzen und mit Differenz zum Zeitpunkt t0+Tt erhält man ebenfalls die Zeitkonstante T.

ist die grösste Sollwertabweichung während des Übergangs von einem Beharrungszustand in einen neuen.

ist die Zeitspanne, die beginnt,wenn die Regelgrösse nach einem Sollwertsprung den aktuellen Toleranzbereivh verlässst, und die endet,, wenn sie zum dauernden Verbleib in den neuen Toleranzbereich eintritt.

Die Anregel- und Ausregelzeit werden sinngemäss auch für die Reaktion der Regelgrösse auf eine Srörung verwendet.

Der PI-Reglerist

regiert sofort auf eine Regeldifferenz.

regelt bis Sollwert erreicht, regelt deswegen auch Störungen aus.

Zulufttemperatur-Regelung

Volumenstrom-Regelung

Vrolauftemperatur-Regelung

eine bleibende Regeldifferenz nicht zulässig

der Schwierigkeitsgrad Sist nicht allzu gross

die Regelstrecke nicht zu träge

Übertragungsbeiwert Kp

Nachstellzeit Tn (abhängig von Kp und Ki)

ist auch bei Mehrspeicherstrecken Ks=Regelgrössen-Änderung / Stellgrössen-Änderung dx/dy. Das zeitliche Verhalten einer Mehrspeicherstrecke kann mit hilfe der Wendetangente der Sprungantwort analysiert werden.

basiert auf dem Schnittpunkt der Wendetangente mit dem Startwert der Regelgrösse (x). Sie stellt die Verzögerung dar, mit der die Strecke auf eine Stellgrössenänderung reagiert und beinhaltet Totzeiten.

basiert auf dem Schnittpunkt der Wendetangente mit dem alten und neuen Beharrungszustand der Regelgrösse (x).

S=Verzugszeit/Ausgleichszeit=Tu/Tg

< 0.1 leichte Strecke

=~0.2 mittlere Strecke

> 0.3 schwierige Strecke

aperiodisch

Auch für den Regelkreis mit einer Mehrspeicherstrecke können die Einstellregeln von Chien/Hrones/Reswick angewandt werden, um erste Einstellwerte zu finden. (Ziegler/Nichols ist nur teilweise anwendbar).

erlaubt dem Regler, eine Vorhersage über den mutmasslichen Verlauf der Regeldifferenz zu machen und wirkt damit in PD- und PID-Reglern stabilisierend auf den Einschwingvorgang.

Ändert die Richtung der Regeldifferenz aber zu schnell, dann ist die Vorhersage falsch und der Regelkreis wird instabil.

Der PID-Regler hat drei Parameter, mit denen er an die Regelstrecke angepasst werden kann:

den Übertragungsbewiert Hp

die Nachstellzeit Tn

und die Vorhaltezeit Tv

Die Einstellung dieser Parameter ist aufwändig.

Der PID-Regler regelt schnell und erreicht den geünschten Sollwert.

Der pd-Regler arbeitet schneller als ein reiner P-Regler, ist aber auch lastabhängig und erreicht deshalb den gewünschten Sollwert nicht. Er hat eine bleibende Regeldifferenz.

beschreibt die Art und Weise, wie der Regelkreis auf eine Änderung der Führungsgrösse w reagiert.

beschreibt die Art und Weise, wie der Regelkreis auf eine Störung z (oder Laständerung), die auf die Regelstrecke einwirkt, reagiert.