mechatronic Dynamische und robuste Regelung von Direktantrieben Vortrag anlässlich der SPS/IPC/Drives 2003 Reprint

Größe: px
Ab Seite anzeigen:

Download "mechatronic Dynamische und robuste Regelung von Direktantrieben Vortrag anlässlich der SPS/IPC/Drives 2003 Reprint"

Transkript

1 Dynamische und robuste Regelung von Direktantrieben Vortrag anlässlich der SPS/IPC/Drives 23 Reprint mechatronic Autoren: Dr. Elmar Schäfers Dr. Jens Hamann Dr. Hans-Peter Tröndle

2 Dynamic and robust control of direct drives In contrast to conventional drives, with direct drives the motor is not created until it is integrated into the machine. The mechanical and electrical subsystems are merged to form the mechatronic system by the velocity and position control loops. Since control parameters have a crucial influence on the behavior of the complete system, a main goal of this article is to explain their importance for machine characteristics such as rigidity and dynamics. Furthermore, a new approach for velocity control of direct drives is discussed. It combines high dynamics and robustness and is therefore of great importance for direct drives. Keynotes: Direct drives, PI control, compliance frequency response, elliptic filters 1 Einführung Im Gegensatz zu herkömmlichen Antrieben entsteht bei Direktantrieben der funktionsfähige Motor erst durch die Integration der elektrischen und mechanischen Komponenten in die Maschine. Die Schnittstelle zwischen elektrischem und mechanischem Teilsystem des mechatronischen Systems befindet sich oft räumlich nahe an der Stelle der Bearbeitung. Zusammengeführt werden die Teilsysteme durch Lage- und Geschwindigkeitsregelung des Direktantriebs, und die regelungstechnischen Parameter haben daher entscheidenden Einfluss auf Dynamik und Genauigkeit des Gesamtsystems. Ein zentrales Anliegen dieses Beitrags liegt darin, die Bedeutung regelungstechnischer Größen für wichtige Maschineneigenschaften verständlich zu machen. So wird zunächst im zweiten Abschnitt ein einfaches mechanisches Ersatzmodell eines geschwindigkeitsgeregelten Motors hergeleitet und der Zusammenhang zwischen Reglerparametern und Steifigkeit eines angetriebenen Systems erläutert. Im dritten Kapitel wird ein neuer Ansatz zur Geschwindigkeitsregelung entwickelt, dem gerade bei direkt angetriebenen Systemen eine hohe Bedeutung zukommt. Eine Zusammenfassung beschließt den Beitrag. F mot m Mot v Mot v soll - K P 2 Dynamische Eigenschaften geregelter Antriebssysteme In industriellen Systemen liegt der Antriebsregelung in der Regel eine Kaskadenstruktur zu Grunde [GHW2, SHT21]. Der innerste unterlagerte Regelkreis dient der Stromregelung und wird im Folgenden nicht weiter diskutiert. Der überlagerte Drehzahl- oder Geschwindigkeitsregelkreis, der zunächst untersucht werden soll, verbindet das elektrische mit dem mechanischen Teilsystem zu einem mechatronischen System, dessen Eigenschaften von den Reglerparametern maßgeblich beeinflusst werden. Zwar sind die Antriebsregelkreise in den meisten Fällen digital realisiert, doch erlaubt eine vereinfachte kontinuierliche Betrachtung wie in Bild 1 die transparente Herleitung einiger grundlegender Beziehungen, weshalb in diesem Beitrag eine quasikontinuierliche Näherung der Abtastsysteme zu Grunde gelegt wird. Basis des Regelkreises in Bild 1 ist ein PI-Regler mit Verstärkung Kp und Nachstellzeit Tn, der aus der Regeldifferenz eine Sollmotorkraft F soll errechnet. Die tatsächliche Motorkraft F mot ergibt sich allerdings erst nach einer gewissen Zeit aus der Sollkraft. Verzögerungen entstehen beispielsweise durch digitale Rechenzeiten, durch die begrenzte Dynamik des geschlossenen Stromregelkreises oder durch Stromsollwertfilter. Letztere verursachen, wie im dritten Abschnitt erläutert wird, in vielen Fällen die dominierende Verzögerung. In Bild 1 sind alle Verzögerungen durch die Übertragungsfunktion G ver zusammengefasst. 1 T N m Last PI-Regler F soll G ver Bild 1: Vereinfachte Darstellung eines geschwindigkeitsgeregelten Systems. 2

3 Vernachlässigt man zunächst den Einfluss der Verzögerungen, kommt man zu einem einfachen mechanischen Ersatzmodell des geschwindigkeitsgeregelten Systems. Die Motorkraft folgt dann aus zwei Anteilen, die durch mechanische Übertragungsglieder dargestellt werden können: Die mit der Reglerverstärkung Kp multiplizierte Differenz zwischen Soll- und Motorgeschwindigkeit lässt sich durch ein Dämpfungsglied mit der Dämpfung Kp darstellen. Der zweite Anteil der Motorkraft entsteht durch Integration der Geschwindigkeitsdifferenz und Multiplikation mit dem Faktor Kp/Tn; die Übertragung einer solchen wegabhängigen Kraft kann im mechanischen Ersatzmodell mit Hilfe einer Feder mit der Steifigkeit Kp/Tn erfolgen. Möchte man eine Dämpfung von etwa 6% der kritischen Dämpfung 1 erreichen, dann zeigt die Rechnung unter Berücksichtigung der Verzögerungen, dass die Nachstellzeit zu 5 ms zu wählen ist. Daraus folgt bei einer starren Masse M von 1 kg eine regelungstechnische Ersatzsteifigkeit von 24 N/µm. x soll - K V F mot G verlage m Mot v Mot - stationären Zustand verschwindende Regelabweichung des Lageregelkreises kommt einer unendlichen statischen Steifigkeit gleich. Wird in ein System eine Kraft mit einer bestimmten Frequenz eingeleitet (harmonische Anregung) und der eingeschwungene Zustand abgewartet, dann K P 1 T N m Last x Last Bild 3: Vereinfachte Darstellung eines geschwindigkeits- und lagegeregelten Systems. F soll G ver v soll c = K p / T N d = K p v Mot m Mot v Last m Last Bild 2: Mechanisches Ersatzschaltbild des Systems aus Bild 1, Verzögerungen G verz vernachlässigt. Dem mechanischen Ersatzmodell des geschwindigkeitsgeregelten Systems nach Bild 2 liegt die Vorstellung zu Grunde, dass die kommandierte Geschwindigkeit v soll einem Balken eingeprägt wird, dessen Bewegung sich über ein Feder/ Dämpfersystem mit Steifigkeit Kp/Tn und Dämpfung Kp auf den Motor überträgt. Dieses Ersatzmodell aus Bild 2 hat nur Gültigkeit für solche Parameter Kp und Tn, die eine Vernachlässigung der Verzögerungen G verz zulassen. Kommt beispielsweise ein Simodrive Antrieb der Siemens AG zum Einsatz, dann ergibt sich für ein starres System mit der Masse M bei Abtastzeiten von Strom- und Geschwindigkeitsregelung von 125 µs ein maximal einstellbares Kp von etwa 12 Ns/(m kg) M. Durch das Schließen des Lageregelkreises (Bild 3) erhält man ein System, welches nicht durch ein derartiges mechanisches Ersatzschaltbild dargestellt werden kann. Proportional zur Lage-Regeldifferenz und dem Kv-Faktor wird eine Sollgeschwindigkeit bestimmt, die nach einer Verzögerung den Sollwert des Geschwindigkeitsregelkreises bildet. Im Übertragungsglied G verlage sind vereinfachend alle Verzögerungen (beispielsweise bedingt durch Rechenzeit, Filterung, Istwerterfassung) zusammengefasst. Durch den Lageregler wird die statische Steifigkeit des geregelten Systems unendlich, wenn die Prozesskraft an der Masse eingeleitet wird, wo die Lagemessung erfolgt: Im stationären Zustand ist die Geschwindigkeit des Systems gleich Null, und durch den Integralanteil des Geschwindigkeitsregelkreises wird dessen stationäre Genauigkeit erzwungen. Daher muss die Sollgeschwindigkeit verschwinden und damit auch die Regeldifferenz des Lageregelkreises. Eine im lässt sich die sogenannte dynamische Nachgiebigkeit bei dieser Frequenz errechnen. Deren Betrag ist für jede Anregungsfrequenz durch den Quotienten aus der Amplitude der Wegauslenkung an der Stelle der Krafteinleitung und der Amplitude der Krafteinleitung gegeben. Die zugehörige Phase entspricht der Differenz der Phasenwinkel von Wegauslenkung und Krafteinleitung. Werden Betrag und Phase über der Frequenz aufgetragen, erhält man den Nachgiebigkeitsfrequenzgang. 1 Ein mit der sogenannten kritischen Dämpfung versehenes Feder(c)-Masse(m)-Dämpfer(d)- System ist gerade nicht schwingfähig, d. h. die Lösung der zugehörigen homogenen Differenzialgleichung setzt sich nur aus abklingenden Exponentialfunktionen ohne Sinus- oder Kosinusanteile zusammen. Die kritische Dämpfung berechnet sich zu d krit =2 (c m). Bei kleinerer Dämpfung d<d krit wird das System schwingfähig. 3

4 In Bild 4 sind die Amplitudengänge verschiedener Nachgiebigkeitsfrequenzgänge dargestellt, die einer direkt angetriebenen, starren Masse von 1 kg zugeordnet werden können. Das ungeregelte System, also die freie Masse, weist entsprechend dem doppelt integralen Zusammenhang zwischen eingeleiteter Kraft und Wegauslenkung einen Amplitudenabfall von 4 db/ Dekade auf. Wird die Geschwindigkeitsregelung mit einem Kp von 12 Ns/m und einer Nachstellzeit von 5 ms aktiviert, ergibt sich entsprechend dem Ersatzmodell aus Bild 2 eine Steifigkeit von 24 N/µm bzw. eine Nachgiebigkeit von.42 µm/n. Durch den Lageregler (Bild 4, rechtes Bild) wird die Steifigkeit für niedrige Frequenzen erhöht, und im statischen Fall ( Hz) wird eine unendliche Steifigkeit bzw. verschwindende Nachgiebigkeit erreicht. Bemerkenswert ist, dass durch Aktivieren der Geschwindigkeitsregelung in einem bestimmten Frequenzbereich (etwa zwischen 15 Hz und 7 Hz, siehe Bild 4, linkes Bild) das Systemverhalten schlechter wird, da die Nachgiebigkeit im Vergleich zum ungeregelten System (freie Masse) zunimmt. Dies lässt sich dadurch erklären, dass eine regelungstechnische Störunterdrückung nur in Frequenzbereichen erreicht werden kann, in denen der Amplitudengang des offenen Regelkreises oberhalb der db- Linie liegt. In Frequenzbereichen, wo sich der Amplitudengang des offenen Kreises deutlich (etwa 1 db) unterhalb der db-linie befindet, ist der Einfluss der Regelung vernachlässigbar, und das Systemverhalten gleicht dem des ungeregelten Systems. Liegt die Frequenzkennlinie des offenen Kreises im Bereich der db-linie, zeigt das geregelte System eine höhere Nachgiebigkeit als das ungeregelte. Bild 5 zeigt den offenen Geschwindigkeitsregelkreis für das System aus Bild 4. Im Zusammenhang mit der Lageregelung (Bild 4, rechtes Bild) ist das prinzipiell gleiche Verhalten zu beobachten. In diesem Abschnitt wurde der Einfluss regelungstechnischer Parameter auf das Verhalten eines angetriebenen Systems verdeutlicht. Beschränkungen für einstellbare Reglerparameter ergeben sich durch Verzögerungen im Regelkreis, die oft maßgeblich durch Filter beeinflusst werden. Im folgenden Abschnitt wird diese Problemstellung ausführlich behandelt. Nachgiebigkeit 1 / (1-1 N/µm) 1 / (1N/µm) 1/(1N/µm) 1/(1N/µm) 1/(1N/µm) 1/(1.N/µm) 1/(1.N/µm) 1/(M ω 2 ) T N / K P Freie Free mass Masse Geschwindigkeitsgeregeltes Velocity-controlled system System 6 A/dB ϕ/grad -45 Zone Bereich ofaktiver active disturbance Störunterdrückung suppression Nachgiebigkeit Compliance etwas larger than größer als ungeregelt uncontrolled Compliance Nachgiebigkeit similar wie ungeregeltes to uncontrolled System system Frequenz (Hz) Nachgiebigkeit / (1-1 N/µm) 1 / (1N/µm) 1/(M ω 2 ) /(1N/µm) 1/(1N/µm) 1/(1N/µm) 1/(1.N/µm) 1/(1.N/µm) T N / K P Position Lage- und and geschwindigkeitsgeregeltes system velocitycontrolled System Frequenz (Hz) Bild 5: Frequenzkennlinie des offenen Geschwindigkeitsregelkreises (quasikontinu-ierliche Näherung) aus Bild Frequenz (Hz) Bild 4: Nachgiebigkeits-Amplitudengänge einer Masse von 1 kg. Gestrichelter Verlauf: ungeregeltes Verhalten, punktierte Linie: geschwindigkeitsgeregelt, Kp = 12 Ns/m, Tn = 5 ms. Unteres Bild, durchgezogener Verlauf: Nachgiebigkeits-Amplitudengang mit aktiver Lageregelung (Kv = 1m/(mm min)). 4

5 3 Phasensparende Tiefpassfilter zur dynamischen und robusten Regelung von direkt angetriebenen Systemen Die folgenden Ausführungen werden am Beispiel von Rundachsen erläutert, die mit Direktantrieben ausgestattet sind (Bild 6). Als Maß für die Dynamik der Reglereinstellung einer derartigen Achse wird sowohl das Führungs- als auch das Störverhalten herangezogen. Die Robustheit einer Einstellung drückt sich darin aus, inwieweit die Parametrierung für verschiedene Massenträgheitsmomente der Last gültig ist, da bei vielen Anwendungen direkt angetriebener Rundachsen die mechanischen Eigenfrequenzen abhängig von der aufgespannten Last (beispielsweise verschiedene Werkzeuge oder Werkstücke) variieren. Bei linearen Direktantrieben zeigt sich häufig anders als bei den hier betrachteten Rundachsen eine positionsabhängige Verschiebung der mechanischen Eigenfrequenzen, die ebenfalls eine robuste Reglerparametrierung erfordert. Im 2. Kapitel wurde gezeigt, dass die Steifigkeit eines geschwindigkeits- oder drehzahlgeregelten Systems gleich dem Quotienten aus K P und T N ist, weshalb dieser Quotient im Folgenden als Gütemaß eines drehzahlgeregelten Systems herangezogen wird. Anhand der Frequenzkennlinien des offenen Regelkreises wird deutlich, wodurch die Größen K P und T N beschränkt werden. Bild 7 zeigt den Frequenzgang des offenen Drehzahlregelkreises für ein mechanisches System nach Bild 6, das vereinfacht durch einen Zweimassenschwinger beschrieben wurde. Eingangsgröße ist der Sollwert des Motormoments in N, Ausgangsgröße die Motordrehzahl in rad/s. Die mechanische Resonanz liegt bei 1 khz, und das gesamte Massenträgheitsmoment beträgt 1 kgm 2. Angenommen wurde ein Drehzahlreglertakt von 125 ms. Für den gestrichelt gezeichneten Amplituden- und Phasenverlauf wurde ein P- Regler mit einer Verstärkung von 1 Nms/rad angenommen. Entsprechend dem Nyquistkriterium, das für die hier betrachtete Aufgabenstellung in seiner vereinfachten Form angewendet werden kann [FDK1994], wird die zulässige Verstärkung zum einen durch die notwendige Phasenreserve beschränkt, die aus der gewünschten Dämpfung des geregelten Systems folgt und im Drehzahlregelkreis nicht unter 35 liegen sollte. Zum anderen ist sicherzustellen, dass der geschlossene Regelkreis keine Überhöhung von mehr als 5 db zeigt. Ohne eine Filterung ist lediglich eine Verstärkung von etwa 5 Nms/rad möglich, da ansonsten im geschlossenen Drehzahlregelkreis die mechanische Resonanz zu einer unzulässigen Überhöhung führen würde. Würde man die Resonanz im offenen Kreis durch eine Bandsperre (Notch-Filter) bei 1 khz kompensieren, wäre zwar eine hohe Verstärkung möglich, aber die Einstellung wäre nicht robust, da bei einer Verschiebung der Resonanz (z. B. anderes Werkstück oder Werkzeug) das System nicht mehr stabil wäre. Notwendig ist eine breitbandige Filterung, um die geforderte Robustheit zu erreichen. Oftmals werden in der Regelungstechnik PT2-Glieder zur Tiefpassfilterung verwendet. Wird gefordert, dass eine Unterdrückung von mindestens 25 db bei Frequenzen ab A/dB -5-1 ϕ/grad F O mit PT2-Filter Bild 7: Frequenzgang des offenen Drehzahlregelkreises (gestrichelt mit P-Regler, Verstärkung 1 Nms/rad, durchgezogen mit PT2-Glied) für ein System nach Bild 7. 8 Hz gewährleistet sein muss, dann ergibt sich mit einem entsprechend berechneten PT2- Glied ein offener Regelkreis gemäß Bild 7, durchgezogener Verlauf. Die Resonanz wird hinreichend unterdrückt, und begrenzend wirkt jetzt der durch das PT2-Glied verursachte starke Phasenverlust, was im Vergleich mit dem offenen Kreis mit P- Regler deutlich wird. Ein starker, über der Frequenz auftretender Phasenabfall ist gleichbedeutend mit einer großen Verzögerung im System. F O mit P-Regler F O mit PT2-Filter Resonanz bei 1kHz F O mit P-Regler f/hz Bild 6: Schematische Darstellung einer direkt angetriebenen Rundachse 5

6 Verstärkung K P und Nachstellzeit T N können jetzt so bestimmt werden, dass bei der geforderten Phasenreserve von 35 der Quotient KP/TN möglichst groß wird. Das Optimum liegt hier bei K P = 37 Nms/rad und T N = 7.6 ms. Um den durch das Tiefpassfilter verursachten starken Phasenabfall zu vermindern, ohne die Anforderung hinsichtlich der erforderlichen Amplitudenabsenkung zu verletzen, müssen höherwertige Filteralgorithmen zur Anwendung kommen. Mit einer Tiefpassfilterung, bei welcher die Dämpfung im Sperrbereich nicht unnötig anwächst und die einen möglichst steilen Übergang vom Durchlass- zum Sperrbereich aufweist, kann ein erheblich geringerer Phasenabfall bei niedrigen Frequenzen erreicht werden. Diese Anforderungen werden bei gegebener Filterordnung optimal durch Cauer-Filter erreicht: Durch deren Tschebyscheff-Verhalten sowohl im Durchlass- als auch im Sperrbereich wird die maximale Abweichung von der geforderten Dämpfung minimal, und Cauer- Filter passen sich dadurch optimal in ein gegebenes Toleranzschema mit bereichsweise konstanten Mindest- bzw. Maximaldämpfungen ein [C1934]. Die Anwendung von Cauer-Filtern wird in der Nachrichtentechnik durch die starken Änderungen der Phase eingeschränkt, die beim Übergang vom Durchlass- zum Sperrbereich und im Sperrbereich auftreten. Bei regelungstechnischen Anwendungen profitiert man dagegen vom geringen Phasenabfall bei niedrigen Frequenzen, ohne dass die Phasenänderungen im Sperrbereich ins Gewicht fallen: Bei niedrigen Frequenzen ist der Phasenverlauf entscheidend, bei hohen Frequenzen dagegen die Sicherstellung der Amplitudenabsenkung. Mathematische Grundlagen und Hinweise zum Filterentwurf sind beispielsweise in [H1993, D1978] zu finden. A/dB ϕ/grad db bei 46Hz Bild 8 zeigt links den Amplitudenund Phasengang eines Cauer- Filters 6. Ordnung (,5 db Toleranz im Durchlassbereich, 25 db Absenkung ab 8 Hz) im Vergleich zum PT2-Glied. Erkennbar sind die diskutierten Eigenschaften des Cauer-Filters. Wegen des bedeutend geringeren Phasenabfalls bei niedrigen Frequenzen lassen sich bei einer geforderten Phasenreserve von 35 Verstärkung und Nachstellzeit des PI-Reglers zu K P = 68 Nms/rad und T N = 4.2 ms einstellen, die einen im Vergleich zu den oben ermittelten Werten um den Faktor 3,3 größeren Quotienten K P /T N ergeben! PT2 PT2-45 bei 85Hz Cauer Cauer Bild 8: Linkes Diagramm: Frequenzgang des Cauer-Filters 6. Ordnung im Vergleich zum PT2-Glied, rechtes Diagramm: Führungsfrequenzgang Drehzahlregelkreis, durchgezogen: mit Cauer-Filter, gestrichelt: mit PT2-Glied. f/hz f/hz Sowohl beim Führungs- als auch beim Störverhalten zeigt sich die Überlegenheit des Ansatzes auf Basis von Cauer-Filtern. Die Ersatzzeitkonstante des geschlossenen Drehzahlregelkreises, die nach [HT1997] ein Maß für die Dynamik des Führungsverhaltens darstellt, lässt sich näherungsweise aus dem Kehrwert der Kreisfrequenz bestimmen, bei der die Phase 45 beträgt. Diese errechnet sich aus den im rechten Diagramm von Bild 8 eingetragenen Werten zu 1/(2 π 85 Hz) = 1,9 ms, wenn das Cauer-Filter verwendet wird, und zu 1/(2 π 46 Hz) = 3,5 ms, wenn das PT2-Glied zum Einsatz kommt. 6

7 .3 Ω [rad/s].25.2 System mit PT System mit Cauer-Filter t [s] Bild 9: Verlauf der Winkelgeschwindigkeit an der Last bei sprungförmig aufgeschaltetem Störmoment von 1 Nm Die Reaktion der Last bei einem sprungförmig aufgeschalteten Drehmoment von 1 Nm ist in Bild 9 zu sehen. Beim System mit Cauer-Filter ist im Vergleich zum PT2-geregelten System ein deutlich geringerer Ausschlag an der Last zu beobachten. Schließlich werden in Bild 1 gemessene Frequenzgänge der direkt angetriebenen Rundachse einer Schleifmaschine gezeigt, bei der Cauer-Filter zu einer erheblichen Verbesserung des dynamischen Verhaltens geführt haben. Die komplette Automatisierung der Schleifmaschine erfolgte mit Komponenten der Siemens AG (Steuerung Sinumerik 84D, Antriebe Simodrive 611D, Motoren der 1FT6- bzw. 1FE-Baureihe), so dass die gezeigten Messungen mit den internen Messfunktionen erfolgen konnten. Bild 1: Gemessene Frequenzgänge der direkt angetriebenen Achse einer Schleifmaschine: links mechanische Regelstrecke (Eingangsgröße Motormoment, Ausgangsgröße Motordrehzahl), rechts geschlossener Drehzahlregelkreis mit Cauer-Filter Insgesamt wurde in diesem Abschnitt deutlich, dass mit dem Einsatz von phasensparenden Cauer-Filtern ein erheblicher Gewinn an Dynamik und Robustheit gerade bei direkt angetriebenen Achsen erzielt werden kann. Dies ist im Wesentlichen darauf zurückzuführen, dass mit solchen höherwertigen Filteralgorithmen eine definierte Anpassung der dynamischen Verstärkung des Regelkreises möglich ist, wodurch sich ein günstiger Phasenverlauf ergibt. 7

8 4 Zusammenfassung In diesem Beitrag wurde zunächst die Bedeutung regelungstechnischer Parameter in Hinblick auf Dynamik und Steifigkeit einer geregelten Maschinenachse erläutert. Es wurde ein mechanisches Ersatzmodell für eine geschwindigkeitsgeregelte Achse hergeleitet, an dem der Einfluss von Reglerverstärkung und Nachstellzeit deutlich wird. Die Nachgiebigkeit einer lageund geschwindigkeitsgeregelten Achse wurde im Frequenzbereich diskutiert. Darüber hinaus wurde eine neue Vorgehensweise zur robusten und dynamischen Regelung direkt angetriebener Systeme erläutert. Mit Cauer-Tiefpassfiltern gelingt eine Unterdrückung hochfrequenter Resonanzen, ohne dass die Phase bei niedrigen Frequenzen stark gesenkt wird. Mit der dadurch einstellbaren hohen Reglerverstärkung wird eine im Vergleich zu herkömmlichen Methoden bedeutend bessere Dynamik des Drehzahlregelkreises erreicht. Literatur [GHW2] H. Groß, J. Hamann, G. Wiegärtner: Elektrische Vorschubantriebe in der Automatisierungstechnik. Publicis MCD Verlag, Erlangen und München, 2. [SHT21] E. Schäfers, J. Hamann, H.-P. Tröndle: Mechatronik für Werkzeug- und Produktionsmaschinen. Tagungsband VDI Mechatronik- Workshop Innovation im Maschinenbau durch Systemintegration von Mechanik und Mikroelektronik, September 21, Stuttgart, 21. [HT1997] J. Hamann, H.-P. Tröndle: Die Schallgrenze bei der Regelung elastomechanischer Systeme. 3. Magdeburger Maschinenbau- Tage, September 1997, Tagungsband 2, S , Logos-Verlag Berlin, [FDK1994] O. Föllinger, F. Dörrscheid, M. Klittich: Regelungstechnik. Einführung in die Methoden und ihre Anwendung. 8. bearbeitete Auflage, Hüthig- Verlag, [C1934] W. Cauer: Siebschaltungen. VDI-Verlag, Berlin, [H1993] W. Hess: Digitale Filter. 2. überarb. und erw. Auflage, Teubner-Verlag, Stuttgart, [D1978] S. Darlington: Simple Algorithms for elliptic filters and generalization thereof. IEEE Transactions CAS-25, , Siemens Aktiengesellschaft Automation and Drives Motion Control Systems Postfach 31 8, D-915 Erlangen Bestell-Nr. E21-A34-P63 Printed in Germany 21D6834 MK.MC.3.MAST SD 541. Siemens AG, 24 Änderungen vorbehalten

mechatronic Mechatronische Optimierung, Analyse und Simulation von Maschinen Vortrag anlässlich der SPS/IPC/Drives 2001 Reprint

mechatronic Mechatronische Optimierung, Analyse und Simulation von Maschinen Vortrag anlässlich der SPS/IPC/Drives 2001 Reprint Mechatronische Optimierung, Analyse und Simulation von Maschinen Vortrag anlässlich der SPS/IPC/Drives 21 Reprint mechatronic Autoren: Dr. Elmar Schäfers Dr. Jens Hamann Dr. Hans-Peter Tröndle Mechatronische

Mehr

Vorlesung 13. Die Frequenzkennlinien / Frequenzgang

Vorlesung 13. Die Frequenzkennlinien / Frequenzgang Vorlesung 3 Die Frequenzkennlinien / Frequenzgang Frequenzkennlinien geben das Antwortverhalten eines linearen Systems auf eine harmonische (sinusförmige) Anregung in Verstärkung (Amplitude) und Phasenverschiebung

Mehr

Reglerentwurf mit dem Frequenzkennlinienverfahren

Reglerentwurf mit dem Frequenzkennlinienverfahren Kapitel 5 Reglerentwurf mit dem Frequenzkennlinienverfahren 5. Synthese von Regelkreisen Für viele Anwendungen genügt es, Standard Regler einzusetzen und deren Parameter nach Einstellregeln zu bestimmen.

Mehr

Übungsaufgaben zur Vorlesung Regelungssysteme (Grundlagen)

Übungsaufgaben zur Vorlesung Regelungssysteme (Grundlagen) Übungsaufgaben zur Vorlesung Regelungssysteme (Grundlagen) TU Bergakademie Freiberg Institut für Automatisierungstechnik Prof. Dr.-Ing. Andreas Rehkopf 27. Januar 2014 Übung 1 - Vorbereitung zum Praktikum

Mehr

Optimierung von Regelkreisen. mit P-, PI und PID Reglern

Optimierung von Regelkreisen. mit P-, PI und PID Reglern mit P-, PI und PID Reglern Sollwert + - Regler System Istwert Infos: Skript Regelungstechnisches Praktikum (Versuch 2) + Literatur Seite 1 Ziegler und Nichols Strecke: Annäherung durch Totzeit- und PT1-Glied

Mehr

Klausur im Fach: Regelungs- und Systemtechnik 1

Klausur im Fach: Regelungs- und Systemtechnik 1 (in Druckschrift ausfüllen!) Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Ch. Ament Name: Vorname: Matr.-Nr.: Sem.-Gr.: Anzahl der abgegebenen Blätter: 3 Klausur im Fach: Prüfungstermin: 26.03.2013 Prüfungszeit: 11:30

Mehr

Einführung in die Mechatroniksimulation

Einführung in die Mechatroniksimulation in die Mechatroniksimulation Prof. Dr. Ruprecht Altenburger ZHAW Institut für Mechatronische Systeme VPE Workshop, Rapperswil am 23.1.2014 1 / 19 1 Einleitung Mechatroniksimulation Modell starrer Körper

Mehr

Bestimmung der Reglerparameter aus den Frequenzkennlinien

Bestimmung der Reglerparameter aus den Frequenzkennlinien 1 Kapitel Bestimmung der Reglerparameter aus den Frequenzkennlinien Mit PSPICE lassen sich die Frequenzgänge der Amplitude und der Phase von Regelkreisen simulieren, graphisch darstellen und mit zwei Cursors

Mehr

2. Der Tiefpass. Filterschaltungen

2. Der Tiefpass. Filterschaltungen 130 2. Der Tiefpass Wirksamkeit Schaltungsvarianten Der Tiefpass ist die in der EMV am häufigsten eingesetzte Filterschaltung. Zum besseren Verständnis und zur Abschätzung der Wirksamkeit des Filters können

Mehr

UNIVERSITÄT DUISBURG - ESSEN Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abt. Maschinenbau, Professur für Steuerung, Regelung und Systemdynamik

UNIVERSITÄT DUISBURG - ESSEN Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abt. Maschinenbau, Professur für Steuerung, Regelung und Systemdynamik Regelungstechnik I (PO95), Regelungstechnik (PO02 Schiffstechnik), Regelungstechnik (Bachelor Wi.-Ing.) (180 Minuten) Seite 1 NAME VORNAME MATRIKEL-NR. Aufgabe 1 (je 2 Punkte) a) Erläutern Sie anhand eines

Mehr

Ergänzung zur Regelungstechnik

Ergänzung zur Regelungstechnik Ergänzung zur Regelungstechnik mathematische Erfassung Weil die einzelnen Regelkreisglieder beim Signaldurchlauf ein Zeitverhalten haben, muss der Regler den Wert der Regelabweichung verstärken und gleichzeitig

Mehr

Versuch 5: Filterentwurf

Versuch 5: Filterentwurf Ziele In diesem Versuch lernen Sie den Entwurf digitaler Filter, ausgehend von der Festlegung eines Toleranzschemas für den Verlauf der spektralen Charakteristik des Filters, kennen. Es können Filtercharakteristiken

Mehr

Automatisierungstechnik 1

Automatisierungstechnik 1 Automatisierungstechnik Hinweise zum Laborversuch Motor-Generator. Modellierung U a R Last Gleichstrommotor Gleichstromgenerator R L R L M M G G I U a U em = U eg = U G R Last Abbildung : Motor-Generator

Mehr

G S. p = = 1 T. =5 K R,db K R

G S. p = = 1 T. =5 K R,db K R TFH Berlin Regelungstechnik Seite von 0 Aufgabe 2: Gegeben: G R p =5 p 32ms p 32 ms G S p = p 250 ms p 8 ms. Gesucht ist das Bodediagramm von G S, G R und des offenen Regelkreises. 2. Bestimmen Sie Durchtrittsfrequenz

Mehr

() 2. K I Aufgabe 5: x(t) W(s) - X(s) G 1 (s) Z 1 (s) Z 2 (s) G 3 (s) G 2 (s) G 4 (s) X(s)

() 2. K I Aufgabe 5: x(t) W(s) - X(s) G 1 (s) Z 1 (s) Z 2 (s) G 3 (s) G 2 (s) G 4 (s) X(s) Seite 1 von 2 Name: Matr. Nr.: Note: Punkte: Aufgabe 1: Ermitteln Sie durch grafische Umwandlung des dargestellten Systems die Übertragungsfunktion X () G s =. Z s 2 () W(s) G 1 (s) G 2 (s) Z 1 (s) G 3

Mehr

Grundlagen der Regelungstechnik

Grundlagen der Regelungstechnik Grundlagen der Regelungstechnik Dr.-Ing. Georg von Wichert Siemens AG, Corporate Technology, München Termine Nächste Termine: 28.., 4.2. Wiederholung vom letzten Mal Regelkreis Geschlossener Regelkreis

Mehr

Regelungstechnik Aufgaben

Regelungstechnik Aufgaben Serge Zacher Regelungstechnik Aufgaben Lineare, Zweipunkt- und digitale Regelung 2., überarbeitete und erweiterte Auflage Mit 126 Aufgaben und MATLAB-Simulationen ZACHE VII Inhalt 1. Formelsammlung 1 1.1

Mehr

Labor RT Versuch RT1-1. Versuchsvorbereitung. Prof. Dr.-Ing. Gernot Freitag. FB: EuI, FH Darmstadt. Darmstadt, den

Labor RT Versuch RT1-1. Versuchsvorbereitung. Prof. Dr.-Ing. Gernot Freitag. FB: EuI, FH Darmstadt. Darmstadt, den Labor RT Versuch RT- Versuchsvorbereitung FB: EuI, Darmstadt, den 4.4.5 Elektrotechnik und Informationstechnik Rev., 4.4.5 Zu 4.Versuchvorbereitung 4. a.) Zeichnen des Bode-Diagramms und der Ortskurve

Mehr

3. Erzwungene Schwingungen

3. Erzwungene Schwingungen 3. Erzwungene Schwingungen 3.1 Grundlagen 3.2 Tilger 3.3 Kragbalken 3.4 Fahrbahnanregung 3.3-1 3.1 Grundlagen Untersucht wird die Antwort des Systems auf eine Anregung mit harmonischem Zeitverlauf. Bewegungsgleichung:

Mehr

Grundlagen der Regelungstechnik I (Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Grabow Fachgebiet Mechatronik FH Jena

Grundlagen der Regelungstechnik I (Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Grabow Fachgebiet Mechatronik FH Jena Grundlagen der Regelungstechnik I (Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Grabow Fachgebiet Mechatronik 1. Einführung in die Regelungstechnik 1.1 Zielsetzung der Regelungstechnik und Begriffsdefinitionen 1.2 Beispiele

Mehr

Interpolation positionsabhängiger Nachgiebigkeitsfrequenzgänge von Werkzeugmaschinen Harald Altstädter, Gebrüder HELLER Maschinenfabrik GmbH

Interpolation positionsabhängiger Nachgiebigkeitsfrequenzgänge von Werkzeugmaschinen Harald Altstädter, Gebrüder HELLER Maschinenfabrik GmbH Interpolation positionsabhängiger Nachgiebigkeitsfrequenzgänge von Werkzeugmaschinen Harald Altstädter, Gebrüder HELLER Maschinenfabrik GmbH Übersicht Stand der Technik: HELLER Gesamtmaschinensimulation

Mehr

Einfluss von Spannungsoberschwingungen und Rastmomenten auf den Gleichlauf von Servoantrieben mit Permanentmagnet-Synchronmotoren

Einfluss von Spannungsoberschwingungen und Rastmomenten auf den Gleichlauf von Servoantrieben mit Permanentmagnet-Synchronmotoren Einfluss von Spannungsoberschwingungen und Rastmomenten auf den Gleichlauf von Servoantrieben mit Permanentmagnet-Synchronmotoren Influence of voltage harmonics and cogging torque on speed deviations of

Mehr

3. Übertragungsfunktionen

3. Übertragungsfunktionen Definitionen: Die Fourier-Transformierte der Impulsantwortfunktion heißt Übertragungsfunktion: H ( f )= h(t )e 2 π i f t dt Mithilfe der Übertragungsfunktion kann die Fourier-Transformierte der Antwort

Mehr

INSTITUT FÜR REGELUNGSTECHNIK

INSTITUT FÜR REGELUNGSTECHNIK Lösung Übung 3 Aufgabe: Kaskadenregelung a Berechnung der Teilübertragungsfunktion G 3 s: V4 G 3 s Y 3s Xs T 4 s + + V 5 V 3 T 5 s + T 3 s + V4 T 5 s + T 4 s + V 5 V 3 T 4 s +T 5 s + T 3 s + V 3 [V 4 T

Mehr

Mögliche Quellen für Schwingungsanregungen im Antrieb

Mögliche Quellen für Schwingungsanregungen im Antrieb Codestellen C070/x, C7/x, C7/x Verwendung der Bandsperren im 9400 HighLine Einleitung Die Dynamik von Servoantrieben wird durch unterschiedliche Einflüsse mitbestimmt, die unter bestimmten Bedingungen

Mehr

Praktikum Grundlagen Regelungstechnik

Praktikum Grundlagen Regelungstechnik Praktikum Grundlagen Regelungstechnik Versuch P-GRT 05 Versuchsziel Versuch 5 - Reglerentwurf im Frequenzbereich COM3LAB Veränderung des Streckenfrequenzganges durch einen vorgeschalteten Regler Datum

Mehr

Mathias Arbeiter 09. Juni 2006 Betreuer: Herr Bojarski. Regelschaltungen. Sprungantwort und Verhalten von Regelstrecken

Mathias Arbeiter 09. Juni 2006 Betreuer: Herr Bojarski. Regelschaltungen. Sprungantwort und Verhalten von Regelstrecken Mathias Arbeiter 09. Juni 2006 Betreuer: Herr Bojarski Regelschaltungen Sprungantwort und Verhalten von Regelstrecken Inhaltsverzeichnis 1 Sprungantwort von Reglern 3 1.1 Reglertypen............................................

Mehr

Grundlagen der Regelungstechnik

Grundlagen der Regelungstechnik Grundlagen der Regelungstechnik Dr.-Ing. Georg von Wichert Siemens AG, Corporate Technology, München Termine Dies ist der letzte Termin in diesem Jahr 17.12.2004 fällt aus Nächste Termine: 14.1., 28.1.,

Mehr

Vorlesung Bewegungssteuerung durch geregelte elektrische Antriebe. Regelung 1

Vorlesung Bewegungssteuerung durch geregelte elektrische Antriebe. Regelung 1 Vorlesung Bewegungssteuerung durch geregelte elektrische Antriebe Regelung 1 Klassische Kaskade (Strom-, Drehmoment-, Drehzahl-Regelung) Regelung 2 Control Schemes s* Lageregelung position controller speed

Mehr

Mechatronik Grundlagen

Mechatronik Grundlagen Prüfung WS 2009/2010 Mechatronik Grundlagen Prof. Dr.-Ing. K. Wöllhaf Anmerkungen: Aufgabenblätter auf Vollständigkeit überprüfen Nur Blätter mit lesbarem Namen werden korrigiert. Keine rote Farbe verwenden.

Mehr

Einführung in die Regelungstechnik

Einführung in die Regelungstechnik Einführung in die Regelungstechnik Heinz Mann, Horst Schiffelgen, Rainer Froriep Analoge und digitale Regelung, Fuzzy-Regler, Regel- Realisierung, Software ISBN 3-446-40303-5 Inhaltsverzeichnis Weitere

Mehr

Regelungstechnik für Ingenieure

Regelungstechnik für Ingenieure Manfred Reuter Regelungstechnik für Ingenieure 7., überarbeitete und erweiterte Auflage Mit 322 Bildern Friedr. Vieweg & Sohn Braunschweig/Wiesbaden Inhaltsverzeichnis Formelzeichen 1 Einführung 1 1.1

Mehr

Gegeben sei folgender Regelkreis mit der Führungsgröße r, dem Regelfehler e und der Ausgangsgröße y: r e R(s) P (s)

Gegeben sei folgender Regelkreis mit der Führungsgröße r, dem Regelfehler e und der Ausgangsgröße y: r e R(s) P (s) 1. Teilklausur SS 16 Gruppe A Name: Matr.-Nr.: Für beide Aufgaben gilt: Gegeben sei folgender Regelkreis mit der Führungsgröße r, dem Regelfehler e und der Ausgangsgröße y: r e R(s) P (s) y Aufgabe 1 (6

Mehr

SYNTHESE LINEARER REGELUNGEN

SYNTHESE LINEARER REGELUNGEN Synthese Linearer Regelungen - Formelsammlung von 8 SYNTHESE LINEARER REGELUNGEN FORMELSAMMLUNG UND MERKZETTEL INHALT 2 Grundlagen... 2 2. Mathematische Grundlagen... 2 2.2 Bewegungsgleichungen... 2 2.3

Mehr

Grundlagen der Regelungstechnik Theorie, elektronische Regelungen, digitale Regeleinrichtungen, Fuzzy-Regelung

Grundlagen der Regelungstechnik Theorie, elektronische Regelungen, digitale Regeleinrichtungen, Fuzzy-Regelung Karl-Heinz Reuther Grundlagen der Regelungstechnik Theorie, elektronische Regelungen, digitale Regeleinrichtungen, Fuzzy-Regelung Berichte aus der Steuerungs- und Regelungstechnik Karl-Heinz Reuther Grundlagen

Mehr

Einführung in die Regelungstechnik

Einführung in die Regelungstechnik Heinz Mann t Horst Schiffeigen t Rainer Froriep Einführung in die Regelungstechnik Analoge und digitale Regelung, Fuzzy-Regler, Regler-Realisierung, Software 10., neu bearbeitete Auflage mit 379 Bildern

Mehr

Einstieg in die Regelungstechnik

Einstieg in die Regelungstechnik Hans-Werner Philippsen Einstieg in die Regelungstechnik Vorgehensmodell für den praktischen Reglerentwurf mit 263 Bildern und 17 Tabellen Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag 1 Einführung 13 1.1

Mehr

Übung zu Mechanik 4 Seite 28

Übung zu Mechanik 4 Seite 28 Übung zu Mechanik 4 Seite 28 Aufgabe 47 Auf ein Fundament (Masse m), dessen elastische Bettung durch zwei Ersatzfedern dargestellt wird, wirkt die periodische Kraft F(t) = F 0 cos (Ω t). Die seitliche

Mehr

Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik. Aufgabensammlung zur. Regelungstechnik B. Prof. Dr. techn. F. Gausch Dipl.-Ing. C.

Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik. Aufgabensammlung zur. Regelungstechnik B. Prof. Dr. techn. F. Gausch Dipl.-Ing. C. Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik Aufgabensammlung zur Regelungstechnik B Prof. Dr. techn. F. Gausch Dipl.-Ing. C. Balewski 10.03.2011 Übungsaufgaben zur Regelungstechnik B Aufgabe 0

Mehr

Automatische Parametrierung der Regelkreise von Servoreglern über systematische Auswertung einer Frequenzanalyse

Automatische Parametrierung der Regelkreise von Servoreglern über systematische Auswertung einer Frequenzanalyse Automatische arametrierung der Regelkreise von Servoreglern über systematische Auswertung einer Frequenzanalyse Dipl.Ing. Heiko Schmirgel Danaher Motion GmbH, Wacholderstr. 44, 4476 Düsseldorf rof. Dr.Ing.

Mehr

Autonome Mobile Systeme

Autonome Mobile Systeme Autonome Mobile Systeme Teil II: Systemtheorie für Informatiker Dr. Mohamed Oubbati Institut für Neuroinformatik Universität Ulm SS 2007 Wiederholung vom letzten Mal! Die Übertragungsfunktion Die Übertragungsfunktion

Mehr

INSTITUT FÜR REGELUNGSTECHNIK

INSTITUT FÜR REGELUNGSTECHNIK Aufgabe 9: Regler mit schaltendem Stellglied führen auf besonders einfache technische Lösungen. Durch pulsbreitenmoduliertes Schalten mit genügend hoher Frequenz ist auch hier eine angenähert lineare Betriebsweise

Mehr

Prüfung im Modul Grundlagen der Regelungstechnik Studiengänge Medizintechnik / Elektrotechnik

Prüfung im Modul Grundlagen der Regelungstechnik Studiengänge Medizintechnik / Elektrotechnik Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg Fakultät 1 Professur Systemtheorie Prof. Dr.-Ing. D. Döring Prüfung im Modul Grundlagen der Regelungstechnik Studiengänge Medizintechnik / Elektrotechnik

Mehr

Umdruck RT: Grundlagen der Regelungstechnik. 1 Grundbegriffe der Steuerungs- und Regelungstechnik. 1.2 Regelung

Umdruck RT: Grundlagen der Regelungstechnik. 1 Grundbegriffe der Steuerungs- und Regelungstechnik. 1.2 Regelung Universität Stuttgart Institut für Leistungselektronik und lektrische Antriebe Prof. Dr.-Ing. J. Roth-Stielow.2 Regelung ÜBUG ZU LKRISCH RGICHIK II Umdruck R: Grundlagen der Regelungstechnik Grundbegriffe

Mehr

Service & Support. Bewertung Verhältnis Fremdträgheitsmoment zu Motorträgheitsmoment

Service & Support. Bewertung Verhältnis Fremdträgheitsmoment zu Motorträgheitsmoment lldeckblatt Bewertung Verhältnis Fremdträgheitsmoment zu Motorträgheitsmoment Hilfestellung Eingabe Grenzwerte für die farbliche Darstellung im SIZER FAQ August 213 Service & Support Answers for industry.

Mehr

Regelungstechnik für Ingenieure

Regelungstechnik für Ingenieure Manfred Reuter Regelungstechnik für Ingenieure 9., überarbeitete und erweiterte Auflage Mit 291 Bildern, 43 Beispiele und 27 Aufgaben vieweg VII Inhaltsverzeichnis Formelzeichen XI 1 Einleitung 1 1.1 Das

Mehr

Regelungstechnik. Zustandsgleichungcen / Übertragungsfunktionen normaler Übertragungsglieder. i c =C du dt. Zustands.- und Ausgangsgleichungen:

Regelungstechnik. Zustandsgleichungcen / Übertragungsfunktionen normaler Übertragungsglieder. i c =C du dt. Zustands.- und Ausgangsgleichungen: Regelungstechnik Zustandsgleichungcen / Übertragungsfunktionen normaler Übertragungsglieder Energiespeicher: Zustandsgröße: Kondensator Spannung i c C du Zustands.- und Ausgangsgleichungen: Aus den Knoten:

Mehr

Skriptum zur 2. Laborübung. Transiente Vorgänge und Frequenzverhalten

Skriptum zur 2. Laborübung. Transiente Vorgänge und Frequenzverhalten Elektrotechnische Grundlagen (LU 182.692) Skriptum zur 2. Laborübung Transiente Vorgänge und Frequenzverhalten Martin Delvai Wolfgang Huber Andreas Steininger Thomas Handl Bernhard Huber Christof Pitter

Mehr

Abtastregelung - Theorie und Praxis

Abtastregelung - Theorie und Praxis Abtast- Regler Prozess FHD Prof. Dr. Gernot Freitag Seite 1 Historie Abtastregelung - Theorie und Praxis - Einführung / Historie - In den 50er Jahren erstmals Überlegungen zum Einsatz von Digitalrechnern

Mehr

Bachelorprüfung MM I 8. März Vorname: Name: Matrikelnummer:

Bachelorprüfung MM I 8. März Vorname: Name: Matrikelnummer: Institut für Mechatronische Systeme Prof. Dr.-Ing. S. Rinderknecht Erreichbare Punktzahl: 40 Bearbeitungszeit: 80 Min Prüfung Maschinenelemente & Mechatronik I 8. März 2011 Rechenteil Name:... Matr. Nr.:...

Mehr

Einführung in die Regelungstechnik

Einführung in die Regelungstechnik Einführung in die Regelungstechnik Alexander Schaefer 1 Inhalt Was ist Regelungstechnik? Modellbildung Steuerung Anwendungsbeispiel Regelung Reglertypen 2 Was ist Regelungstechnik? Ingenieurwissenschaft

Mehr

1. Laborpraktikum. Abbildung 1: Gleichstrommotor Quanser QET

1. Laborpraktikum. Abbildung 1: Gleichstrommotor Quanser QET Prof. Dr.-Ing. Jörg Raisch Dipl.-Ing. Stephanie Geist Fachgebiet Regelungssysteme Fakultät IV Elektrotechnik und Informatik Technische Universität Berlin Integrierte Lehrveranstaltung Grundlagen der Regelungstechnik

Mehr

Filterentwurf. Bernd Edler Laboratorium für Informationstechnologie DigSig - Teil 11

Filterentwurf. Bernd Edler Laboratorium für Informationstechnologie DigSig - Teil 11 Filterentwurf IIR-Filter Beispiele für die verschiedenen Filtertypen FIR-Filter Entwurf mit inv. Fouriertransformation und Fensterfunktion Filter mit Tschebyscheff-Verhalten Vorgehensweise bei Matlab /

Mehr

Übung 4.1: Dynamische Systeme

Übung 4.1: Dynamische Systeme Übung 4.1: Dynamische Systeme c M. Schlup, 18. Mai 16 Aufgabe 1 RC-Schaltung Zur Zeitpunkt t = wird der Schalter in der Schaltung nach Abb. 1 geschlossen. Vor dem Schliessen des Schalters, betrage die

Mehr

BSc PRÜFUNGSBLOCK 2 / D-MAVT VORDIPLOMPRÜFUNG / D-MAVT. Musterlösung

BSc PRÜFUNGSBLOCK 2 / D-MAVT VORDIPLOMPRÜFUNG / D-MAVT. Musterlösung Institut für Mess- und Regeltechnik BSc PRÜFUNGSBLOCK / D-MAVT.. 005. VORDIPLOMPRÜFUNG / D-MAVT REGELUNGSTECHNIK I Musterlösung Dauer der Prüfung: Anzahl der Aufgaben: Bewertung: Zur Beachtung: Erlaubte

Mehr

Einführung in die Regelungstechnik

Einführung in die Regelungstechnik Heinz Mann f Horst Schiffelgen f Rainer Froriep Einführung in die Regelungstechnik Analoge und digitale Regelung, Fuzzy-Regler, Regler-Realisierung, Software 10., neu bearbeitete Auflage mit 379 Bildern

Mehr

Regelungs-und Steuerungstechnik

Regelungs-und Steuerungstechnik Modul: Labor und Statistik OPTIMIERUNG M.SC.KRUBAJINI KRISHNAPILLAI; PROF.DR.ROBBY ANDERSSON Regelungs-und Steuerungstechnik Inhaltsverzeichnis Einleitung Grundlagen Beschreibung dynamischer Systeme Regelkreis

Mehr

Elektronik Prof. Dr.-Ing. Heinz Schmidt-Walter

Elektronik Prof. Dr.-Ing. Heinz Schmidt-Walter 6. Aktive Filter Filterschaltungen sind Schaltungen mit einer frequenzabhängigen Übertragungsfunktion. Man unterscheidet zwischen Tief, Hoch und Bandpässen sowie Sperrfiltern. Diesen Filtern ist gemeinsam,

Mehr

Eingebettete Systeme

Eingebettete Systeme Institut für Informatik Lehrstuhl für Eingebettete Systeme Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Benjamin Betting Eingebettete Systeme 1. Aufgabe (Regelsystem) 3. Übungsblatt Lösungsvorschlag a) Das Fahrzeug kann

Mehr

3. Erzwungene Schwingungen

3. Erzwungene Schwingungen 3. Erzwungene Schwingungen Bei erzwungenen Schwingungen greift am schwingenden System eine zeitlich veränderliche äußere Anregung an. Kraftanregung: Am schwingenden System greift eine zeitlich veränderliche

Mehr

Frequenzgang und Übergangsfunktion

Frequenzgang und Übergangsfunktion Labor Regelungstechnik Frequenzgang und Übergangsfunktion. Einführung In diesem Versuch geht es um: Theoretische und experimentelle Ermittlung der Frequenzgänge verschiedener Übertragungsglieder (Regelstrecke,

Mehr

Mechatronik und elektrische Antriebe

Mechatronik und elektrische Antriebe Prof. Dr. Ing. Joachim Böcker Mechatronik und elektrische Antriebe 03.09.2014 Name: Matrikelnummer: Vorname: Studiengang: Aufgabe: (Punkte) 1 (30) 2 (18) 3 (22) Gesamt (60) Note Bearbeitungszeit: 120 Minuten

Mehr

Digitale Signalverarbeitung, Vorlesung 7 - IIR-Filterentwurf

Digitale Signalverarbeitung, Vorlesung 7 - IIR-Filterentwurf Digitale Signalverarbeitung, Vorlesung 7 - IIR-Filterentwurf 5. Dezember 2016 Siehe begleitend: Kammeyer / Kroschel, Digitale Signalverarbeitung, 7. Auflage, Kapitel 4.2 1 Filterentwurfsstrategien 2 Diskretisierung

Mehr

Zusammenfassung der 7. Vorlesung

Zusammenfassung der 7. Vorlesung Zusammenfassung der 7. Vorlesung Steuer- und Erreichbarkeit zeitdiskreter Systeme Bei zeitdiskreten Systemen sind Steuer-und Erreichbarkeit keine äquivalente Eigenschaften. Die Erfüllung des Kalmankriteriums

Mehr

Operationsverstärker. Sascha Reinhardt. 17. Juli 2001

Operationsverstärker. Sascha Reinhardt. 17. Juli 2001 Operationsverstärker Sascha Reinhardt 17. Juli 2001 1 1 Einführung Es gibt zwei gundlegende Operationsverstärkerschaltungen. Einmal den invertierenden Verstärker und einmal den nichtinvertierenden Verstärker.

Mehr

a) Beschreiben Sie den Unterschied zwischen einer Regelung und einer Steuerung an Hand eines Blockschaltbildes.

a) Beschreiben Sie den Unterschied zwischen einer Regelung und einer Steuerung an Hand eines Blockschaltbildes. 144 Minuten Seite 1 NAME VORNAME MATRIKEL-NR. Aufgabe 1 (je 2 Punkte) a) Beschreiben Sie den Unterschied zwischen einer Regelung und einer Steuerung an Hand eines Blockschaltbildes. b) Was ist ein Mehrgrößensystem?

Mehr

Übung 8 zur Vorlesung SYSTEMORIENTIERTE INFORMATIK HW-, SW-CODESIGN

Übung 8 zur Vorlesung SYSTEMORIENTIERTE INFORMATIK HW-, SW-CODESIGN Fakultät Informatik, Institut für Angewandte Informatik, Professur Technische Informationssysteme Übung 8 zur Vorlesung SYSTEMORIENTIERTE INFORMATIK HW-, SW-CODESIGN Übungsleiter: Dr.-Ing. H.-D. Ribbecke

Mehr

Filterentwurf. Aufgabe

Filterentwurf. Aufgabe Aufgabe Filterentwurf Bestimmung der Filterkoeffizienten für gewünschte Filtereigenschaften Problem Vorgaben häufig für zeitkontinuierliches Verhalten, z.b. H c (s) Geeignete Approximation erforderlich

Mehr

Vorbereitung. Resonanz. Carsten Röttele. 17. Januar Drehpendel, freie Schwingungen 3. 2 Drehpendel, freie gedämpfte Schwingungen 3

Vorbereitung. Resonanz. Carsten Röttele. 17. Januar Drehpendel, freie Schwingungen 3. 2 Drehpendel, freie gedämpfte Schwingungen 3 Vorbereitung Resonanz Carsten Röttele 17. Januar 01 Inhaltsverzeichnis 1 Drehpendel, freie Schwingungen 3 Drehpendel, freie gedämpfte Schwingungen 3 3 Messung der Winkelrichtgröße D 4 4 Drehpendel, erzwungene

Mehr

Regelungs-und Steuerungstechnik

Regelungs-und Steuerungstechnik Modul: Labor und Statistik OPTIMIERUNG M.SC.KRUBAJINI KRISHNAPILLAI; PROF.DR.ROBBY ANDERSSON Regelungs-und Steuerungstechnik Optimierung Regelungs-und Steuerungstechnik Inhaltsverzeichnis Einleitung Grundlagen

Mehr

PRAKTIKUM REGELUNGSTECHNIK 2

PRAKTIKUM REGELUNGSTECHNIK 2 FACHHOCHSCHULE LANDSHUT Fachbereich Elektrotechnik Prof. Dr. G. Dorn PRAKTIKUM REGELUNGSTECHNIK 2 1 Versuch 4: Lageregelung eines Satelitten 1.1 Einleitung Betrachtet werde ein Satellit, dessen Lage im

Mehr

Praktische Regelungstechnik

Praktische Regelungstechnik Dieter Schulz Praktische Regelungstechnik Ein Leitfaden für Einsteiger Hüthig Buch Verlag Heidelberg Inhaltsverzeichnis 1 Technische Systeme 1 1.1 Bildliche Darstellungen technischer Systeme 2 1.2 Signalarten

Mehr

Studiengruppe: Eingegangen am: Protokollführer: Stationäres und dynamisches Verhalten eines Gleichstromantriebes

Studiengruppe: Eingegangen am: Protokollführer: Stationäres und dynamisches Verhalten eines Gleichstromantriebes Studiengruppe: Eingegangen am: Protokollführer: Übungstag: Weitere Teilnehmer: Professor: LEP3.2 Stationäres und dynamisches Verhalten eines Gleichstromantriebes 03/2009 1 Einleitung Ziel dieses Versuches

Mehr

Lösungen zur 7. Übung

Lösungen zur 7. Übung Prof. Dr.-Ing. Jörg Raisch Dipl.-Ing. Vladislav Nenchev M.Sc. Arne Passon Dipl.-Ing. Thomas Seel Fachgebiet Regelungssysteme Fakultät IV Elektrotechnik und Informatik Technische Universität Berlin Integrierte

Mehr

Versuchsanleitung MV_5_1

Versuchsanleitung MV_5_1 Modellbildung und Simulation Versuchsanleitung MV_5_1 FB 2 Stand August 2011 Prof. Dr.-Ing. Hartenstein Seite 1 von 11 1. Versuchsgegenstand Versuchsziel Ziel des Versuches ist es, die im Lehrfach Mechatronische

Mehr

Physikalisches Praktikum

Physikalisches Praktikum Physikalisches Praktikum MI Versuch 1.5 Erzwungene Schwingungen und Dämpfungen (Drehpendel nach Pohl) MI2AB Prof. Ruckelshausen MI2AB Prof. Ruckelshausen Seite 1 von 6 Inhaltsverzeichnis 1.) Versuch 1:

Mehr

Meilensteine des FEM-Einsatzes im Entwicklungsprozessspanender Werkzeugmaschinen -Eine Zwischenbilanz. Gerhard Kehl Hochschule Esslingen

Meilensteine des FEM-Einsatzes im Entwicklungsprozessspanender Werkzeugmaschinen -Eine Zwischenbilanz. Gerhard Kehl Hochschule Esslingen Meilensteine des FEM-Einsatzes im Entwicklungsprozessspanender Werkzeugmaschinen -Eine Zwischenbilanz Gerhard Kehl Hochschule Esslingen Meilensteine des FEM-Einsatzes Beispiel: Gebr. HELLER Maschinenfabrik

Mehr

Nachrichtentechnik [NAT] Kapitel 3: Zeitkontinuierliche Systeme. Dipl.-Ing. Udo Ahlvers HAW Hamburg, FB Medientechnik

Nachrichtentechnik [NAT] Kapitel 3: Zeitkontinuierliche Systeme. Dipl.-Ing. Udo Ahlvers HAW Hamburg, FB Medientechnik Nachrichtentechnik [NAT] Kapitel 3: Zeitkontinuierliche Systeme Dipl.-Ing. Udo Ahlvers HAW Hamburg, FB Medientechnik Sommersemester 2005 Inhaltsverzeichnis Inhalt Inhaltsverzeichnis 3 Zeitkontinuierliche

Mehr

Beschreibung linearer Systeme im Frequenzbereich

Beschreibung linearer Systeme im Frequenzbereich Beschreibung linearer Systeme im Frequenzbereich Jan Albersmeyer Seminar Regelungstechnik Ziel Man möchte das Verhalten linearer Systeme der Form in Abhängigkeit der Steuerungen u(t) beschreiben. 22.11.2002

Mehr

Regelungstechnik I. Heinz JUnbehauen. Klassische Verfahren zur Analyse und Synthese linearer kontinuierlicher Regelsysteme. 3., durchgesehene Auflage

Regelungstechnik I. Heinz JUnbehauen. Klassische Verfahren zur Analyse und Synthese linearer kontinuierlicher Regelsysteme. 3., durchgesehene Auflage Heinz JUnbehauen Regelungstechnik I Klassische Verfahren zur Analyse und Synthese linearer kontinuierlicher Regelsysteme 3., durchgesehene Auflage Mit 192 Bildern V] Friedr. Vieweg & Sohn Braunschweig/Wiesbaden

Mehr

Elementare Regelungstechnik

Elementare Regelungstechnik Peter Busch Elementare Regelungstechnik Allgemeingültige Darstellung ohne höhere Mathematik 2., korrigierte Auflage Vogel Buchverlag Inhaltsverzeichnis 1 Einführung 13 1.1 Steuern - Regeln 13 1.1.1 Steuern

Mehr

Struktur eines Regelkreises mit Mikroprozessor als Regler:

Struktur eines Regelkreises mit Mikroprozessor als Regler: Institut für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Prof. Dr.-Ing. J. Roth-Stielow Struktur eines Regelkreises mit Mikroprozessor als Regler: Unterlagen zur Vorlesung Regelungstechnik 2 Kapitel 4

Mehr

Herbert Bernstein. Regelungstechnik. Theorie und Praxis. mit WinFACT und Multisim. Elektor-Verlag, Aachen

Herbert Bernstein. Regelungstechnik. Theorie und Praxis. mit WinFACT und Multisim. Elektor-Verlag, Aachen Herbert Bernstein Regelungstechnik Theorie und Praxis mit WinFACT und Multisim Elektor-Verlag, Aachen Inhaltsverzeichnis Vorwort 7 1 Einführung in die Regelungstechnik 9 11 Lösung Regelungsaufgaben von

Mehr

Eingangssignale von Verstärkern sind häufig mit hochfrequenten Störsignalen behaftet, die mit Tiefpaßfiltern unterdrückt werden können.

Eingangssignale von Verstärkern sind häufig mit hochfrequenten Störsignalen behaftet, die mit Tiefpaßfiltern unterdrückt werden können. 4. Versuch Aktives Tiefpaßfilter. und. Ordnung Durchführung Seite H - 9 ) Filter. Ordnung Eingangssignale von Verstärkern sind häufig mit hochfrequenten Störsignalen behaftet, die mit Tiefpaßfiltern unterdrückt

Mehr

4.5 Gekoppelte LC-Schwingkreise

4.5 Gekoppelte LC-Schwingkreise 4.5. GEKOPPELTE LC-SCHWINGKEISE 27 4.5 Gekoppelte LC-Schwingkreise 4.5. Versuchsbeschreibung Ein elektrischer Schwingkreis kann induktiv mit einem zweiten erregten Schwingkreis 2 koppeln. Der Kreis wird

Mehr

1. Differentialgleichung der Filter zweiter Ordnung

1. Differentialgleichung der Filter zweiter Ordnung Prof. Dr.-Ing. F. Keller abor Elektronik 3 Filter zweiter Ordnung Info v.doc Hochschule Karlsruhe Info-Blatt: Filter zweiter Ordnung Seite /6. Differentialgleichung der Filter zweiter Ordnung Ein- und

Mehr

Automation-Letter Nr. 1. Prof. Dr. S. Zacher. Die meistgestellten Fragen von Studierenden der Regelungstechnik

Automation-Letter Nr. 1. Prof. Dr. S. Zacher. Die meistgestellten Fragen von Studierenden der Regelungstechnik Automation-Letter Nr. 1 Angefangen : 01.11.2015 Aktueller Stand 08.08.2017 Prof. Dr. S. Zacher Die meistgestellten Fragen von Studierenden der Regelungstechnik Ein optimal eingestellter Regelkreis soll

Mehr

FACHHOCHSCHULE KÖLN FAKULTÄT IME NT BEREICH REGELUNGSTECHNIK PROF. DR. H.M. SCHAEDEL / PROF. DR. R. BARTZ. RT - Praktikum. Thema des Versuchs :

FACHHOCHSCHULE KÖLN FAKULTÄT IME NT BEREICH REGELUNGSTECHNIK PROF. DR. H.M. SCHAEDEL / PROF. DR. R. BARTZ. RT - Praktikum. Thema des Versuchs : FACHHOCHSCHULE KÖLN FAKULTÄT IME NT BEREICH REGELUNGSTECHNIK PROF. DR. H.M. SCHAEDEL / PROF. DR. R. BARTZ Gruppe: RT - Praktikum Thema des Versuchs : Analyse von Ausgleichsstrecken höherer Ordnung im Zeit-

Mehr

Praktikum Versuch Bauelemente. Versuch Bauelemente

Praktikum Versuch Bauelemente. Versuch Bauelemente 1 Allgemeines Seite 1 1.1 Grundlagen 1.1.1 db-echnung Da in der Elektrotechnik häufig mit sehr großen oder sehr kleinen Werten gerechnet wird, benutzt man für diese vorzugsweise die logarithmische Darstellung.

Mehr

Lösungen zur 5. Übung

Lösungen zur 5. Übung Prof. Dr.-Ing. Jörg Raisch Dipl.-Ing. Anne-Kathrin Hess Dipl.-Ing. Thomas Seel Fachgebiet Regelungssysteme Fakultät IV Elektrotechnik und Informatik Technische Universität Berlin Integrierte Lehrveranstaltung

Mehr

Mein besonderer Dank gilt meinem Betreuer, Herrn Prof. Dr. -Ing. P. Tenberge, da durch seine Anregung und Unterstützung diese Arbeit möglich wurde.

Mein besonderer Dank gilt meinem Betreuer, Herrn Prof. Dr. -Ing. P. Tenberge, da durch seine Anregung und Unterstützung diese Arbeit möglich wurde. Vorwort Die vorliegende Arbeit entstand während meiner Tätigkeit als Doktorrand am Institut für Konstruktions- und Antriebstechnik der Fakultät für Maschinenbau an der Technischen Universität Chemnitz,

Mehr

Bild 86. Eingrößenregelung. w Führungsgröße (Sollwert), e Regeldifferenz, y Stellgröße, z Störgröße, x Regelgröße (Istwert).

Bild 86. Eingrößenregelung. w Führungsgröße (Sollwert), e Regeldifferenz, y Stellgröße, z Störgröße, x Regelgröße (Istwert). Beispiel: PID-Regelalgorithmus Zur Vertiefung der im letzten Abschnitt behandelten Fragen soll die numerische Aufbereitung eines PID-Algorithmus mit Festpunktarithmetik behandelt werden. Den zugrundeliegenden,

Mehr

Vorlesung 3. Struktur Ofensystem

Vorlesung 3. Struktur Ofensystem Regelkreisglieder Struktur Ofensystem Das Ofensystem besteht aus einzelnen Übertragungsgliedern, allgemein als Regelkreisglieder bezeichnet Es gibt für Regelkreisglieder die Unterscheidung linear/nichtlinear

Mehr

Betrachtetes Systemmodell

Betrachtetes Systemmodell Betrachtetes Systemmodell Wir betrachten ein lineares zeitinvariantes System mit der Impulsantwort h(t), an dessen Eingang das Signal x(t) anliegt. Das Ausgangssignal y(t) ergibt sich dann als das Faltungsprodukt

Mehr

Frequenzganganalyse, Teil 3: PT1- und DT1- Glieder

Frequenzganganalyse, Teil 3: PT1- und DT1- Glieder FELJC Frequenzganganalyse_neu_3.odt 1 Frequenzganganalyse, Teil 3: PT1- und DT1- Glieder 3.1 PT1-Glieder a) Wiederholung: Sprungantwort Beispiel: Ein Regelkreisglied hat bei einem Eingangssprung von 5V

Mehr

14. Mechanische Schwingungen und Wellen

14. Mechanische Schwingungen und Wellen 14. Mechanische Schwingungen und Wellen Schwingungen treten in der Technik in vielen Vorgängen auf mit positiven und negativen Effekten (z. B. Haarrisse, Achsbrüche etc.). Deshalb ist es eine wichtige

Mehr

Zeitdiskrete Signalverarbeitung

Zeitdiskrete Signalverarbeitung Zeitdiskrete Signalverarbeitung Ideale digitale Filter Dr.-Ing. Jörg Schmalenströer Fachgebiet Nachrichtentechnik - Universität Paderborn Prof. Dr.-Ing. Reinhold Haeb-Umbach 7. September 217 Übersicht

Mehr

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierungstechnik am

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierungstechnik am Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierungstechnik am..9 Name: Vorname(n): Matrikelnummer: Note: Aufgabe 3 4 erreichbare

Mehr

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am 8.6.13 Arbeitszeit: 1 min Name: Vorname(n): Matrikelnummer: Note: Aufgabe

Mehr