Reglungstechnik at Duale Hochschule Baden-Württemberg

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Warum ist das Bode-Diagramm für den Regeltechniker so wichtig?

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Was wird unter einem PT0 und einem PT1 Glied verstanden?

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Was wird unter Nachlaufzeit verstanden, welchen
Einfluss hat diese auf einen Regler?

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Voraussetzungen an brauchbare Testsignale für Regler.

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Proportionalanteil hat immer einen Fehler.

  • Welcher Fehler?
  • Vollständige Korrektur? 
  • Einschrenkungen?

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Was wird unter einer Ortskurve bei Reglern verstanden und welchen Nutzen
gewinnen wir daraus?

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Warum wird in der Regeltechnik die Laplace Transformation so in den Vordergrund gestellt?

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Was sagen Zeitkonstanten als Kenngrößen aus? Geben Sie bei einem PID Stellglied deren Bedeutung vor.

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Warum ist das Kausalitätsprinzip für die Regeltechnik wichtig?

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Voraussetzungen an P- I- D-Anteil bei hoher Genauigkeit

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PT Glieder: Was heißt "PT"? Unterschied PT1, PT2, PT3?

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Warum eignet sich ein Sprung oder ein Puls als Testsignal und welche Einschränkungen sind dabei zu beachten?

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Reglungstechnik

Warum ist das Bode-Diagramm für den Regeltechniker so wichtig?

Zeigt in doppel-logarithmischer Form den Verlauf der Signalhübe (Amplituden) und die frequenzabhängigen Durchlaufzeiten, welche sich als Phase einstellen. 

Stabilität durch Phasenrand und Amplitudenrand und Ortskurven werden in einem Diagramm über den gesamten Frequenzbereich des Systems dargestellt.

Reglungstechnik

Was wird unter einem PT0 und einem PT1 Glied verstanden?

  • PT0 stellt die Laufzeit (propagation delay time) durch eine Baugruppe dar
  • PT1 stellt ein einfaches (einpoliges) RC-Zeitverhalten dar

Reglungstechnik

Was wird unter Nachlaufzeit verstanden, welchen
Einfluss hat diese auf einen Regler?

Die Nachlaufzeit ist die Zeit, welche ein Integrator alleine benötigt um den Wert des Proportionalanteils zu erreichen. 

Je länger die Nachlaufzeit, desto länger benötigt der Regler zum Einschwingen auf den korrekten Wert.

Je größer die P-Regelabweichung, desto kleiner die Nachstellzeit, desto stärker wirksam der I-Anteil.

Reglungstechnik

Voraussetzungen an brauchbare Testsignale für Regler.

Testsignale sollen den Regler über den gesamten Betriebs-Frequenzbereich
gleichmäßig bedienen.

Testsignale sollen in sich differenzierbar und integrierbar sein.

Es eignen sich also nur trigonometrische Signale (cosinus-förmig). Diese müssen über den Betriebsbereich zur Verfügung gestellt werden, das schafft nur der Dirac-Impuls. Dieser hat eine unendliche Amplitude, ist unendlich steil, bei einer infinitesimal kurzen Zeitdauer. Er teil den Impuls über den gesamten Frequenzbereich identisch auf. Dies ist ein ideales Testsignal, welches technisch nicht darstellbar ist. Abhilfe durch Sprungfunktion, mit schnellst möglicher Sprungsteilheit (Anstieg- und Abfallzeit), genügend vielen Daten und großem Analysefenster. Überprüfen mit sinc-Funktion. 

Nachteile: 

  • Pulsaufweitung (Grenze 3dB)
  • Oberwellenanteile  

Reglungstechnik

Proportionalanteil hat immer einen Fehler.

  • Welcher Fehler?
  • Vollständige Korrektur? 
  • Einschrenkungen?

Endliche, nicht konstante Verstärkung des Opamp erzeugt den Fehler. 

Abweichung von idealem Opamps, unendliche Verstärkung über gesamten Frequenzbereich ist Fehler. 

Bodeplot Charakteristik mit endlicher Verstärkung.

Bei Kompensation mit Integrator wird der lineare Fehler behoben. 

Reglungstechnik

Was wird unter einer Ortskurve bei Reglern verstanden und welchen Nutzen
gewinnen wir daraus?

Ortskurve ist das Verhalten einer Baugruppe (z.B. Regler) in einem Frequenzbereich eines Frequenzbandes.

Komplexwertige Antwort wird kartesisch, polar oder in einem Bodediagramm dargestellt.

Das Verhältnis von Amplitude und Phase wird dargestellt und ist analysierbar.

Reglungstechnik

Warum wird in der Regeltechnik die Laplace Transformation so in den Vordergrund gestellt?

Laplace Transformation ist eine Integraltransformation, welche eine Aussage über die Frequenzen ermöglicht. Einfache lineare Berechnung der Aufgaben im Frequenzbereich. Regelzeiten und Frequenzverhalten spielt in der Regeltechnik eine wichtige Rolle. Laplace Transformation ist das bevorzugte mathematische Verfahren.

Reglungstechnik

Was sagen Zeitkonstanten als Kenngrößen aus? Geben Sie bei einem PID Stellglied deren Bedeutung vor.

Regelglied ist eine Parallelschaltung aus P, I und D. 

Reglungstechnik

Warum ist das Kausalitätsprinzip für die Regeltechnik wichtig?

Auf Ursache folgt Wirkung.

Baugruppen benötigen Bearbeitungszeit

Gleichzeitige Stitiationen kann es nicht geben.

Reglungstechnik

Voraussetzungen an P- I- D-Anteil bei hoher Genauigkeit

  • aktiv, mit Op-Amp aufbauen
  • Wegen Bandbreite-Verstärkungsprodukt ist Bodeplot Arbeitspunkt zu berücksichtigen 
  • Regelkern PID nur mit einem OpAmp aufbauen

Reglungstechnik

PT Glieder: Was heißt "PT"? Unterschied PT1, PT2, PT3?

PT Glieder sind Verzögerungsglieder

P0 Totzeit, also Durchlaufzeit des Bauteils

PT1 lineare Verzögerung RC oder RL Glieder, reine e-Funktionen

PT2 quadratische Zeitregler haben Schwingungen

PTn Verzögerungsregler n-ter-Ordnung

Reglungstechnik

Warum eignet sich ein Sprung oder ein Puls als Testsignal und welche Einschränkungen sind dabei zu beachten?

Sprung ist plötzlicher Übergang von einem Signalzustand in einen anderen. Puls ist der Übergang in den Ursprungszustand. Aufgrund dieses Verhaltens sind alle Frequenzanteile vorhanden. Dies lässt eine einfache Analyse im Frequenzbereich zu. Technisch ist das nicht umsetzbar, da der Energiebedarf nicht bedient werden kann.

Reale Pulse haben endliche Überganszeiten. Der Übergang ist ein tanh. Genauigkeit nimmt zu wenn die machbaren Extremwerten an die maximale Signalfrequenz herankommt.

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