Regelungstechnik 1 Praktikum Versuch 3.1

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1 Rglungstchnik 1 Praktikum Vrsuch Rglrinstllung für Vrzögrungsstrck mit Ausglich Ein häufig zu lösnd Aufga für dn Rglungstchnikr stht darin, mit minimaln nntnissn ür das zu rglnd Ojkt in Rglung so inzustlln, daß das Gsamtsystm aus Rglstrck plus Rglr trisfähig ist. Dis Aufga stllt sich z.b. dann, wnn di ndgültig Rglrinstllung durch Btrisvrsuch rmittlt wrdn soll odr di trffnd Rglung von so untrgordntr Bdutung ist, daß dr Entwurfsaufwand auf in Minimum zu schränkn ist. 1.1 Rglrinstllung nach dm prungvrsuch Auf Aritn von Chin, Hrons und Rswick (On th Automatic Control of Gnralizd Passiv ystms; Trans. AME, 74 (1952), ) ruhn Empfhlungn, di von dr Ürgangsfunktion inr Rglstrck mit PT n -Vrhaltn ausghn. Dai wird dr Vrlauf dr Rglgröß zugrund glgt, dr sich aufgrund inr sprungförmign Ändrung ds tllsignals rgit, und zwar so wi si vom Rglr rfaßt wird, d.h. untr Brücksichtigung vtl. vorhandnr Mßwrtumformr und tllgrät. tll- und Rglgrößnvrlauf wrdn aufgzichnt und durch onstruktion dr Wndtangnt di Ersatzgrößn Vrzugszit T und Ausglichszit T gwonnn. Dr Ürtragungsfaktor rgit sich aus dm Vrhältnis von Ändrung dr Rglgröß zu Höh ds Eingangssprungs für t. Damit kann das dynamisch und statisch Vrhaltn dr Rglstrck ausrichnd gnau schrin wrdn. Auf dn rmittltn nnwrtn asirn Empfhlungn für di Einstllung von Rglrn für günstigs Vrhaltn i tör- zw. Führungsgrößnändrung. Tall 1-1: Einstllwrt für Rglrinstllung nach dm prungvrsuch Rglr Apriodischr Rglvrlauf Rglvrlauf mit 20% Ürschwingn törung Führung törung Führung P P PI P T i 4 T 1.2 T 2.3 T 1 T PID P T i 2.4 T 1 T 2 T 1.35 T T d 0.42 T 0.5 T 0.42 T 0.47 T 1.2 Rglrinstllung nach dm chwingvrsuch Auf Aritn von Ziglr und Nichols (Optimum ttings for Automatic Controllrs; Trans. AME, 64 (1942), ) ruhn Empfhlungn, di aus inm Exprimnt für liig mit inm P-Rglr prinzipill stail aritnd ystm gwonnn wrdn könnn. Dr Rglkris wird hirzu ausschlißlich mit inm P-Rglr trin und in inn stailn Aritspunkt gracht. Ausghnd vom statischn Zustand wird dr Vrstärkungsfaktor ds Rglr sowit (langsam!) rhöht, is sich in Daurschwingung instllt. Di Priodndaur dr chingung wird mit T krit und dr ingstllt Vrstärkungsfaktor mit Rkrit zichnt. Anhand dr Tall wrdn di Rglrparamtr rchnt. rg1_p3.docx Tchnisch Hochschul Mittlhssn 06/17 Prof. Dr.-Ing Ptr chmitz

2 Rglungstchnik 1 Praktikum Vrsuch 3.2 Tall 1-2: Einstllwrt für Rglrinstllung nach chwingvrs uch Rglr P T i T d P 0.50 Rkrit - - PI 0.45 Rkrit 0.83 T krit - PID 0.60 Rkrit 0.50 T T krit 0.12 T T krit 1.3 Vrsuchsaufau Bild 1.1: Vrsuchsaufau (rot: Rglstrck, grün: Rglr orang: : Ralisirung ds Führungsgrößnsprungs, lau: Ralisirung ds törgrößnsprungs) rg1_p3.docx Tchnisch Hochschul Mittlhssn 06/17 Prof. Dr.-Ing Ptr chmitz

3 Rglungstchnik 1 Praktikum Vrsuch 3.3 Bild 1.2: Oszilloskop für di Aufzichnung g dr Zitvrläuf (rot: oftkys 1-6, grün: Grundlinininstllung für ignal mit wchslndn Vorzichn, orang: Grundlinininstllung für positiv ignal) Eingäng: 1: 2: 3: 4: Einstllung: Brich Triggr Tast Mod Couplingg Brich Horizontal Tast Horiz Brich Vrtical onstigs: Brich Fil Führungsgröß Rglgröß tllgröß törgröß Tast Triggr Drhknopf Drhknopf Drhknopf Tast av Tast Print oftky 1: Triggr Typ T Edg oftky 2: ourc 1, 3 odr 4 oftky 3: lop oftky 1: Normal oftky 1: Tim Mod Normal oftky 6: Tim Rff Lft Zitauflösung anpassn Grundlini instlln Auflösung anpassn pichrn auf UB-tick ds Bildschirms Ausdruck rg1_p3.docx Tchnisch Hochschul Mittlhssn 06/17 Prof. Dr.-Ing Ptr chmitz

4 Rglungstchnik 1 Praktikum Vrsuch Vrsuchsdurchführung 2.1 Vrschaltn dr trck In dism Vrsuch soll anhand dr imulation inr Tmprirstrck di Einstllung für Führungs- und törvrhaltn j ins PI- und PID-Rglrs für disn trckntyp güt wrdn. Für dn Aufau dr Tmprirstrck wurdn durch thortisch Voruntrsuchungn in PT 3 -trck mit folgndn trcknparamtrn rmittlt: 1 = 2 = 0.9 T1 = T2 = 0.6 s T3 = 1.0 s Di in dm Vrsuchskoffr nhaltnn PT1-trckn sind so zu vrschaltn, daß in Vrzögrungsstrck 3. Ordnung ntstht. y 1, T 1 2, T 2 T 3 x 2.2 Aufnahm dr Ürgangsfunktion ds ungrgltn ystms Hirzu ist di Rückführung aufzutrnnn. Ein tllgrößnsprung von 0 auf 80 % wird auf di Rglstrck ggn. Di aufgzichntn urvn wrdn ausgwrtt: Δy = Δx = = T = T = 2.3 Vrschaltn ds Rglrs Dr im Vrsuchskoffr nthaltn PID-Rglr ist mit dr trck zu vrschaltn. Zwischn Rglr und trck ist in zusätzlichr ummationslock inzufügn, um di Einkopplung inr törgröß zu rmöglichn. D- und I-Antil ds Rglrs könnn gtrnnt in- und ausgschaltt wrdn. w r, T i, T d y z 1, T 1 2, T 2 T 3 x Di Einstllung dr Paramtr ist wi anggn vorzunhmn. Vorzugnd Führungs- und törgrößn müssn mit dm Multimtr nachgmssn wrdn! 2.4 Rglrinstllung nach prungvrsuch für apriodischs Vrhaltn Brchnn i di jwilign Einstllwrt. Zur Einstllung am Rglrmodll müssn di gfundnn Rglrparamtr noch umgrchnt wrdn. tlln i dis in und gn i jwils inn Führungsgrößnsprung von 0 auf 50 % und nach Aklingn dr Einschwingvorgäng inn törgrößnsprung von 0 auf 40 % auf di Rglstrck Führung PI-Rglr P = T i = I = P / T i = PID-Rglr P = T i = T d = I = P / T i = D = P T d = rg1_p3.docx Tchnisch Hochschul Mittlhssn 06/17 Prof. Dr.-Ing Ptr chmitz

5 Rglungstchnik 1 Praktikum Vrsuch törung PI-Rglr P = T i = I = P / T i = PID-Rglr P = T i = T d = I = P / T i = D = P T d = 2.5 Durchführung ds chwingvrsuchs I-und D-Antil ds Rglrs sind azuschaltn. Dr ollwrt wird auf 50 % und di törgröß auf 0 ingstllt. Bfindt sich das ystm nicht im statischn Zustand muß ggf. dr P-Antil vrringrt wrdn. Erhöhn i dn P-Antil langsam, is sich in Daurschwingung instllt. Achtung: in Größ darf indi Bgrnzung laufn. Hinwis: Führn i disn Vrsuch solang im Roll -Btri ds Oszilloskop durch, is sich di Daurschwingung ingstllt hat. Einstllung: Brich Horizontal oftky 1: Tim Mod Roll 2.6 Rglrinstllung nach chwingvrsuch Brchnn i di jwilign Einstllwrt. Zur Einstllung am Rglrmodll müssn di gfundnn Rglrparamtr noch umgrchnt wrdn. tlln i dis in und gn i jwils inn Führungsgrößnsprung von 0 auf 50 % und nach Aklingn dr Einschwingvorgäng inn törgrößnsprung von 0 auf 40 % auf di Rglstrck. PI-Rglr P = T i = I = P / T i = PID-Rglr P = T i = T d = I = P / T i = D = P T d = 3 Auswrtung dr Vrsuch 1. Bstimmn i di Gütmaß T s, T sr und m für in Tolranzand von ±0.1 V für di gfundnn Rglrinstllungn. 2. Ermittln i mit Hilf ds Bod-Diagramms Amplitudnrsrv G m und Phasnrsrv ϕ m für all Einstllungn. 3. tlln i di Ergniss aus 1. und 2. in inr Tall ggnür. 4. Diskutirn i Vor- und Nachtil sowi Aufwand zur Erlangung dr Einstllungn und urtiln i drn jwilig tailität. rg1_p3.docx Tchnisch Hochschul Mittlhssn 06/17 Prof. Dr.-Ing Ptr chmitz