Reglungstechnik at Duale Hochschule Baden-Württemberg

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Warum ist das Kausalitätsprinzip für die Regeltechnik wichtig?

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Was wird unter einem PT0 und einem PT1 Glied verstanden?

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Ist ein Regler mit nur einem Verstärker als Stellglied in der Lage seine Aufgabe fehlerfrei zu erfüllen?

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Funktionsweise Regler

Begriffe:

  • Kausalität
  • Steuerung
  • Regelung
  • Prozess
  • Regelkreis



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Was heißt Stabilität, asymptotisch, grenzstabil und instabil? 

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Voraussetzungen an brauchbare Testsignale für Regler.

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Erklären Sie den Begriff Stabilität.

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

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

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

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

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Reglungstechnik

Warum ist das Kausalitätsprinzip für die Regeltechnik wichtig?

Auf Ursache folgt Wirkung.

Baugruppen benötigen Bearbeitungszeit

Gleichzeitige Stitiationen kann es nicht geben.

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

Ist ein Regler mit nur einem Verstärker als Stellglied in der Lage seine Aufgabe fehlerfrei zu erfüllen?

Der Verstärker bedient alle Regelglieder P, I, D es gelten Eigenschaften und Fehler für alle Regelglieder. Fehlerkompensation ist einfacher und sicherer als wenn vereschiedene Verstärker für die Regelglieder verwendet werden. Der Fehler kann häufig kompensiert werden.

Reglungstechnik


Funktionsweise Regler

Begriffe:

  • Kausalität
  • Steuerung
  • Regelung
  • Prozess
  • Regelkreis



Reglung findet im "Regler" statt.

Steuerung findet in Regelstrecke statt.

"Stellglied" nach Kundenanforderungen.

Kausalitätsprinzip besagt, Ursache muss vor Wirkung vorhanden sein. 

Maschinenparameter werden erfasst (Ursache) und regeltechnisch verarbeitet (Wirkung). Alle Prozesse zusammen heißen Regelkreis. 

Reglungstechnik

Was heißt Stabilität, asymptotisch, grenzstabil und instabil? 

System nimmt selben Endewert bei selben Signal an. 

Weg zum erreichen des Endwertes ist hier gemeint.

Asymptotisches Verhalten bedeutet Exponential-Kennlinie, e-Funktion nähert sich an Grenzwert an. Grenzstabil wenn Amplitude der Schwingung konstant ist. Instabilität wenn rück führende Phase von linker s-Halbebene in positive Halbebene eintritt, führt zur Rechteckschwingung. 

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

Erklären Sie den Begriff Stabilität.

Begriff aus Systhemtheorie. Gilt dort, wo alle Pole eines komplexwertigen Systems sich in der linken (negativen) Halbebene befinden.

Störungen sind innerhalb einer bestimmten Zeit abzubauen. Das Ergebnis muss stets auf den geforderten Endwert geregelt werden.  

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

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.

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. Zeitkonstenten bestimmen Charakteristiken des Reglers. Vorraussetzung für Zeibeziehungen ist, dass nur ein Verstärker verwendet wird. Vorhaltezeit ist die Zeit, die ein PD-Glied schneller als ein P-Glied ist. Nachstellzeit ist die Zeit, welche ein PI-Glied langsamer als ein P-Glied ist.

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 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.

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