Einstieg in die Regelungstechnik

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1 Einstieg in die Regelungstechnik Hans-Werner Philippsen Vorgehensmodell für den praktischen Reglerentwurf ISBN Inhaltsverzeichnis Weitere Informationen oder Bestellungen unter sowie im Buchhandel

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Das Prinzip der Steuerung Das Prinzip der Regelung Signale und Komponenten des Regelkreises Klassifikation von Regelungen Regelungsstrategien ,,Günstige Einstellung eines Reglers Vereinfachtes Vorgehensmodell Reglerentwurf Mathematische Modelle Der Wirkungsplan Elementare Übertragungsglieder P-Glied (Proportionalglied) I-Glied (integrierendes Glied) D-Glied (differenzierendes Glied) T t -Glied Totzeitglied (TZ-Glied) Wirkungsplan-Elemente der Elektrotechnik Statisches Übertragungsverhalten Statische Kennlinien linearer und nicht linearer Übertragungsglieder Statisches Verhalten von Regelkreisen Dynamisches Verhalten linearer Übertragungsglieder Beschreibung des dynamischen Verhaltens durch Differenzialgleichungen Lösung derdifferenzialgleichung mithilfe einessimulators Analytische Lösung einer DGL bei sprunghafter ¾nderung des Eingangs Lösung der Differenzialgleichung mit der Laplace-Transformation Regeln für das Rechnen mit Übertragungsfunktionen Anfangswert- und Endwertsätze Frequenzgang Berechnung und Messung des Frequenzgangs Darstellung des Frequenzgangs in der Ortskurve Darstellung des Frequenzgangs im Bode-Diagramm Mathematische Signalmodelle Klassifikation von Regelstrecken P-T 1 -Glied Verzögerungsglied 1. Ordnung P-T n -Glied Verzögerungsglied n. Ordnung P-T 2 -Glied Verzögerungsglied 2. Ordnung Das allgemeine rationale Übertragungsglied Totzeit-Strecke mit Verzögerung Integrale Strecke mit Verzögerung I-T 1 -Glied Strecke ohne Ausgleich: Beispiel Fahrzeuglenkung

3 8 Inhaltsverzeichnis 2.8 Zustandsraumbeschreibung Einführung Zustandsraum ¾hnlichkeitstransformation Regler PI-Regler PD-Regler PD-T 1 -Regler PID-Regler PID-T 1 -Regler Zustandsregler Industrielle Reglertypen Kompaktregler Regler-Software-Baustein Reglerentwurf Stationäres Regelkreisverhalten Dynamisches Regelkreisverhalten Stabilität Frequenzkennlinienverfahren Kompensationsreglerentwurf Zustandsreglerentwurf Entwurfsverfahren für PID-Regler PID-Kompensationsregler Betragsoptimum Einstellregel nach Ziegler und Nichols T-Summen-Einstellregel Einstellregel von Chien, Hrones und Reswick Besondere Strukturen der Regelungstechnik Störgrößenaufschaltung Statische Störgrößenkompensation Dynamische Störgrößenkompensation Kaskadenregler Regelkreis mit Vorfilter und Vorsteuerung Regler in der Rückführung Entkopplung von Mehrgrößensystemen Schaltende Regler Beobachter Digitale Regelungen Analog-Digital-Wandlung Signale des digitalen Regelkreises

4 Inhaltsverzeichnis Mathematische Beschreibung des Abtastvorgangs Abtasttheorem von Shannon Wahl der Abtastzeit Abtast-Halteglied Diskretisierung linearer Systeme Diskretisierung P-T 1 -Glied Diskretisierung I-Glied Diskretisierte Grundregler Diskretisierter P-Regler Diskretisierter I-Regler Diskretisierter PI-Regler Diskretisierter D-T 1 -Regler Regleralgorithmen Z-Übertragungsfunktion Stabilität zeitdiskreter Systeme Entwurf digitaler Regler Grundlagen serieller Bussysteme Telegramme/Datenrahmen beim Profibus Kodierung der Bitübertragung Synchronisation von Sender und Empfänger Sicherungsverfahren Bewertungsgrundlage für Feldbussysteme Projektierung automatisierungstechnischer Systeme Projektphasen bei der Abwicklung von PLT-Projekten Verfahrensfließschema EMSR-Stellen-Kreis Wirkkette Vorgehensmodell Reglerrealisierung Aufgaben und Beispiele Aufgaben Rechnen mit Wirkungsplänen und Übertragungsfunktionen Elektrische Netzwerke Bestimmung von Kenngrößen Berechnung der Sprungantwort Verhalten von PID-Reglern Berechnung von Regelkreisen Reglerentwurf Diskretisierung von Systemen Beispiele Temperaturregelstrecke Drehzahlregelung Elektromotor Pendel Lösungen der Übungsaufgaben

5 10 Inhaltsverzeichnis 9Anhang Fuzzy-Logik Laplace-Korrespondenztabelle Berechnung der Sprungantwort eines P-T 2 -Gliedes Bestimmung der Überschwingweite eines P-T 2 -Gliedes Reglerentwurf gemäß Betragsoptimum Z-Transformation Formelzeichen und Abkürzungen Literaturverzeichnis Sachwortverzeichnis

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