Regelungstechnik at Universität Wien | Flashcards & Summaries

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Lernmaterialien für Regelungstechnik an der Universität Wien

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TESTE DEIN WISSEN

Was ist ein kaskadierter Regelkreis?

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TESTE DEIN WISSEN

die zugehörigen Regelkreise sind ineinandergeschachtelt

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TESTE DEIN WISSEN

Welche nach Leistungsmerkmalen klassifizierte SPS gibt es?

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TESTE DEIN WISSEN


  • Mini-SPS
    • günstig 
    • einige wenige digitale Ein- und Ausgänge (engl. Input/Output - I/O
    • einfachste Bedienung
  • Kompakt-SPS 
    • digital, analog und Bus I/O 
    • kombinierbar und erweiterbar 
    • Regelungen implementierbar 
  • Modulare Systeme 
    • offene Architektur 
    • Prozessleitsysteme 
    • Echtzeitsysteme 
  • Spezial SPS 
    • Sicherheitsanwendungen, redundante Systeme 
    • Pneumatische Steuerungen
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TESTE DEIN WISSEN

Was ist eine SPS?

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TESTE DEIN WISSEN

Speicher Programmierbare Steuerungen (SPS, engl. Programmable Logic Controller - PLC) sind Ablaufsteuerungen die im Gegensatz zu historisch herkömmlicher fest verdrahteter Logik eine durch die Programmierung veränderbare Logik darstellt. Die für den Anwender interessanten Eckdaten einer SPS beziehen sich auf deren Aufbau nämlich beispielsweise: 

  • Zentraleinheit (CPU)
  • Netzteil (Versorgung)
  • digitale Eingänge (24V )
  • digitale Ausgänge (Transistor, Relais)
  • analoge Eingänge (4-20mA, 0-10V) 
  • analoge Ausgänge (12bit, 0-5V)
  • Bus-Modul (CAN, RS232, RS485, Ethernet, …)
  • Speichermodul (Programm und Datenspeicher)
  • Anzeige (Display, Touchscreen) 
  • Modem (Fernwartung, Fehlermeldung)
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TESTE DEIN WISSEN

Was sind LTI Systeme?

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TESTE DEIN WISSEN

Im Sinne der vereinfachten Systemanalyse werden lineare zeitinvariante Systeme – engl. Linear Time Invariant (LTI) – definiert. Wie aus dem Begriff bereits hervorgeht, müssen LTI – Systeme sowohl die Kriterien der Linearität als auch der Zeitinvarianz erfüllen. Diese Einschränkung ist äußerst sinnvoll, da jede lineare gewöhnliche Differentialgleichung mit konstanten Koeffizienten ein LTI – System darstellt.

  • linear = additiv + homogen:
    • additiv: Systemantwort auf ein kombiniertes Eingangssignal gleich der Summe der Einzelantworten f(x1+x2) = f(x1)+f(x2)
    • homogen: Systemantwort auf ein um den Faktor a verstärktes Eingangssignal entspricht dem a-fachen Ausgangssignal f(ax) = a*f(x)
  • Zeitinvarianz: Eigenschaft des Systems zu jeder Zeit das gleiche Verhalten bei gleicher Eingabe zu zeigen
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TESTE DEIN WISSEN

Welchem Zyklusablauf folgt die Funktionsweise einer SPS?

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TESTE DEIN WISSEN

1. Prozessabbild der Eingänge einlesen 

2. Programmabarbeitung 

3. Prozessabbild der Ausgänge ausgeben


Durch Interrupts kann ereignisgesteuert kurzfristig auch ein alternativer Programmablauf erfolgen.

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Was ist Kausalität? 

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TESTE DEIN WISSEN

Ein kausales System reagiert auf Ursachen mit einer eindeutigen Wirkung. D.h. es gibt keine Systemreaktion ohne auslösende Ursache dafür.

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Welche Operanden sind bei einer SPS verfügbar? Wie funktioniert die Programmierung?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Eingang
  • Ausgang
  • Merker
  • Zähler
  • Timer

Durch logische Verknüpfungen lassen sich Abhängigkeiten und Bedingungen konstruieren, sodass die gewünschte Funktion erzielt wird. Die Programmierung einer SPS erfolgt üblicherweise alternativ per Eingabe der Anweisungsliste, dem Kontaktplan oder dem Funktionsplan.

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Was ist die Anregelzeit?

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Die Zeit bis zum Erreichen des Sollwerts

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TESTE DEIN WISSEN

Wann besteht ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Betrags- und Phasengang?

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TESTE DEIN WISSEN

Phasenminimumssystemen:

  • gebrochen rationale Übertragungsfunktion (bei Totzeitelement nicht der Fall) 
  • keine Pole und Nullstellen in der rechten Halbebene (eigenstabiles System)


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TESTE DEIN WISSEN

Wie kann man mit dem Pol-Nullstellen Diagramm feststellen ob ein System stabil ist?

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TESTE DEIN WISSEN

Wenn kein Pol in der rechten Halbebene liegt!

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TESTE DEIN WISSEN

Was sind Vorraussetzungen für das Bestimmen der Pole und Nullstellen?

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TESTE DEIN WISSEN


  • echt gebrochener Bruch (m< n
  • teilerfremd (= kein gemeinsamer Teiler)
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TESTE DEIN WISSEN

Was muss gegeben sein, damit die Übertragungsfunktion ein System vollständig beschreibt?

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  • kausales System
  • LTI-System (linear, zeitinvariant)
  • Grad Zählerpolynom ≤ Grad Nennerpolynom
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Q:

Was ist ein kaskadierter Regelkreis?

A:

die zugehörigen Regelkreise sind ineinandergeschachtelt

Q:

Welche nach Leistungsmerkmalen klassifizierte SPS gibt es?

A:


  • Mini-SPS
    • günstig 
    • einige wenige digitale Ein- und Ausgänge (engl. Input/Output - I/O
    • einfachste Bedienung
  • Kompakt-SPS 
    • digital, analog und Bus I/O 
    • kombinierbar und erweiterbar 
    • Regelungen implementierbar 
  • Modulare Systeme 
    • offene Architektur 
    • Prozessleitsysteme 
    • Echtzeitsysteme 
  • Spezial SPS 
    • Sicherheitsanwendungen, redundante Systeme 
    • Pneumatische Steuerungen
Q:

Was ist eine SPS?

A:

Speicher Programmierbare Steuerungen (SPS, engl. Programmable Logic Controller - PLC) sind Ablaufsteuerungen die im Gegensatz zu historisch herkömmlicher fest verdrahteter Logik eine durch die Programmierung veränderbare Logik darstellt. Die für den Anwender interessanten Eckdaten einer SPS beziehen sich auf deren Aufbau nämlich beispielsweise: 

  • Zentraleinheit (CPU)
  • Netzteil (Versorgung)
  • digitale Eingänge (24V )
  • digitale Ausgänge (Transistor, Relais)
  • analoge Eingänge (4-20mA, 0-10V) 
  • analoge Ausgänge (12bit, 0-5V)
  • Bus-Modul (CAN, RS232, RS485, Ethernet, …)
  • Speichermodul (Programm und Datenspeicher)
  • Anzeige (Display, Touchscreen) 
  • Modem (Fernwartung, Fehlermeldung)
Q:

Was sind LTI Systeme?

A:

Im Sinne der vereinfachten Systemanalyse werden lineare zeitinvariante Systeme – engl. Linear Time Invariant (LTI) – definiert. Wie aus dem Begriff bereits hervorgeht, müssen LTI – Systeme sowohl die Kriterien der Linearität als auch der Zeitinvarianz erfüllen. Diese Einschränkung ist äußerst sinnvoll, da jede lineare gewöhnliche Differentialgleichung mit konstanten Koeffizienten ein LTI – System darstellt.

  • linear = additiv + homogen:
    • additiv: Systemantwort auf ein kombiniertes Eingangssignal gleich der Summe der Einzelantworten f(x1+x2) = f(x1)+f(x2)
    • homogen: Systemantwort auf ein um den Faktor a verstärktes Eingangssignal entspricht dem a-fachen Ausgangssignal f(ax) = a*f(x)
  • Zeitinvarianz: Eigenschaft des Systems zu jeder Zeit das gleiche Verhalten bei gleicher Eingabe zu zeigen
Q:

Welchem Zyklusablauf folgt die Funktionsweise einer SPS?

A:

1. Prozessabbild der Eingänge einlesen 

2. Programmabarbeitung 

3. Prozessabbild der Ausgänge ausgeben


Durch Interrupts kann ereignisgesteuert kurzfristig auch ein alternativer Programmablauf erfolgen.

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Q:

Was ist Kausalität? 

A:

Ein kausales System reagiert auf Ursachen mit einer eindeutigen Wirkung. D.h. es gibt keine Systemreaktion ohne auslösende Ursache dafür.

Q:

Welche Operanden sind bei einer SPS verfügbar? Wie funktioniert die Programmierung?

A:
  • Eingang
  • Ausgang
  • Merker
  • Zähler
  • Timer

Durch logische Verknüpfungen lassen sich Abhängigkeiten und Bedingungen konstruieren, sodass die gewünschte Funktion erzielt wird. Die Programmierung einer SPS erfolgt üblicherweise alternativ per Eingabe der Anweisungsliste, dem Kontaktplan oder dem Funktionsplan.

Q:

Was ist die Anregelzeit?

A:

Die Zeit bis zum Erreichen des Sollwerts

Q:

Wann besteht ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Betrags- und Phasengang?

A:

Phasenminimumssystemen:

  • gebrochen rationale Übertragungsfunktion (bei Totzeitelement nicht der Fall) 
  • keine Pole und Nullstellen in der rechten Halbebene (eigenstabiles System)


Q:

Wie kann man mit dem Pol-Nullstellen Diagramm feststellen ob ein System stabil ist?

A:

Wenn kein Pol in der rechten Halbebene liegt!

Q:

Was sind Vorraussetzungen für das Bestimmen der Pole und Nullstellen?

A:


  • echt gebrochener Bruch (m< n
  • teilerfremd (= kein gemeinsamer Teiler)
Q:

Was muss gegeben sein, damit die Übertragungsfunktion ein System vollständig beschreibt?

A:
  • kausales System
  • LTI-System (linear, zeitinvariant)
  • Grad Zählerpolynom ≤ Grad Nennerpolynom
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