Regelung - TU Berlin

Regelung
Max Meiswinkel
8. Dezember 2008
Max Meiswinkel ()
Regelung
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Übersicht
1
Einführung
Der Regelkreis
Regelschleife
2
stetige Regelung
P-Regler
I-Regler
PI-Regler
PD-Regler
PID-Regler
Digital-Regler
3
nichtstetige Regelung
Zweipunktregler
4
Quellen
5
Bilder
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Einführung
Einführung
Regelung wird heutzutage in fast allen technischen Prozessen eingesetzt.
Die allgemeine Definition nach DIN-Norm 19226 von 1962 lautet:
Das Regeln, die Regelung, ist ein Vorgang, bei dem fortlaufend
”
eine Größe, die Regelgröße (zu regelnde Größe), erfasst, mit einer
anderen Größe, der Führungsgröße, verglichen und im Sinne einer
Angleichung an die Führungsgröße beeinflusst wird.“
Diese Angleichung erfolgt mittels Gegenkopplung.
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Einführung
Der Regelkreis
Regelkreis
Der Regelkreis stellt das Prinzip der Regelung grafisch dar:
Das Eingangssignal wird gemessen, mit dem Sollwert verglichen und
anschließend aus der Abweichung die Stellgröße bestimmt.
Abbildung: Regelkreis
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Einführung
Regelschleife
Regelschleife
Die Regelung findet in einen geschlossenen Wirkungskreis statt.
Dabei muss das Zeitverhalten der einzelnen Regelkreisglieder beachtet
werden. Die Wirkungsweise wird durch folgendes Blockschaltbild klar:
Abbildung: Regelschleife
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stetige Regelung
stetige Regelung
stetige Regler können jeden Wert im Definitionsbereich des
Ausgangssignales annehmen
Verwendung bei linearen Regelstrecken
analoge Regler werden meist mit OPV’s realisiert,
digitale Regler arbeiten universeller, benötigen dafür mehr Zeit
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stetige Regelung
P-Regler
P-Regler I
Proportionalität zwischen Eingangs- und Ausgangssignal
kein Zeitverhalten ⇒ reagiert sofort
Realisierung: invertierender Verstärker
Übertragungsfunktion
UA
UE (s)
= KP
K: Verstärkung, s: komplexe Frequenz
Abbildung: P-Regler
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stetige Regelung
I-Regler
I-Regler I
genauster Regler
langsame Reaktion
Realisierung: Integratorschaltung
Übertragungsfunktion
UA
UE (s)
=
KI
s
=
1
Ts ·s
T: Zeitkonstante
Abbildung: I-Regler
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stetige Regelung
PI-Regler
PI-Regler
vereint Vorteile von P- und I-Regler
Übertragungsfunktion
UA
UE (s)
= KPI +
TN ·s+1
s
mit KPI =
KP
TN
wird beim Linerider zur Aufbereitung des Lenkungssignal verwendet
Abbildung: Linerider
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stetige Regelung
PI-Regler
Schaltung:
Tabelle: PI-Regler
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stetige Regelung
PD-Regler
PD-Regler
schnellster Regler
Übertragungsfunktion
mit KPI =
KP
TN
UA
UE (s)
= KPI +
TN ·s+1
s
Abbildung: PD-Regler
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stetige Regelung
PID-Regler
PID-Regler
universell einsetzbar
Übertragungsfunktion
UA
UE (s)
= KPID ·
(T1 ·s+1)·(T2 ·s+1)
s
Abbildung: PID-Regler
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stetige Regelung
Digital-Regler
Digital-Regler
universell, da per Software gesteuert
wird am häufigsten eingesetzt, außer bei zeitkritischen Anwendungen
Abtastung in festen Zeitabständen
für die Realisierung muss das Signal erst digitalisiert und anschließend
wieder zurück gewandelt werden
Abbildung: Digitalregler
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nichtstetige Regelung
nichtstetige Regelung
feste Schaltzustände am Ausgang
Wechsel zwischen diesen bei Über/Unterschreitung eines Sollwertes
Regler kann nur springend wechseln (=unstetig)
Schalthysterese um ein zu schnelles Wechseln zu verhindern
Zweipunktregler
besitzt zwei Schaltzustände, meist Ein/Auschalter
Bsp: Bügeleisen, Kühlschrank, Ofen etc.
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Quellen
Quellen
http://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Regelungstechnik
Stand 3.12.2008 16 Uhr
http://de.wikipedia.org/wiki/Regelung (Regelungstechnik)
Stand 3.12.2008 16 Uhr
http://de.wikipedia.org/wiki/Regler
Stand 3.12.2008 16 Uhr
http://lexikon.calsky.com/de/txt/r/re/regelungstechnik.php
Stand 3.12.2008 16 Uhr
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Bilder
Bilder
Regelkreis: http://www.roboternetz.de/wiki/uploads/Main/Regelkreis1.gif
Regelschleife: http://www.roboternetz.de/wiki/uploads/Main/Regelkreis2.gif
Digitalregler: http://www.roboternetz.de/wiki/uploads/Main/digreg.gif
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