Crash-Kurs Regelungstechnik
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- Cornelius Straub
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1 Dr.-Ing. Jörg Kahlert Crash-Kurs Regelungstechnik Eine praxisorientierte Einführung mit Begleit-Software VDE VERLAG GMBH Berlin Offenbach
2 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Aufgaben der Regelungstechnik Steuern oder Regeln? Regelkreise im Wirkungsplan Festwert- und Folgeregelung Festwertregelung Folgeregelung Elemente und Größen des Regelkreises 18 2 Die Regelstrecke Regelstrecken mit und ohne Ausgleich Statisches Verhalten der Regelstrecke Dynamisches Verhalten der Regelstrecke P-Glied P-Tj-Glied (Verzögerungsglied 1. Ordnung) P-T 2 -Glied (Verzögerungsglied 2. Ordnung) P-T 2 S-Glied P-T n -GIied (Verzögerungsglied n-ter Ordnung) Totzeitglied (P-T r Glied) Integrier-Glied (I-Glied) I-T,-Glied Weitere Übertragungsglieder ohne Ausgleich Experimentelle Ermittlung von Strecken-Kenngrößen aus der Sprungantwort Verfahren nach Küpfmüller Verfahren nach Strejc Verfahren nach Naslin Verfahren nach Ormanns Wendetangentenverfahren Verfahren der Zeitprozentkennwerte Verfahren nach Thal-Larsen Identifikation von Regelstrecken ohne Ausgleich 77 3 Regelungen mit PID-Reglern Typen von Reglern Der Proportional-Regler (P-Regler) Der Integral-Regler (I-Regler) Der Proportional-Integral-Regler (PI-Regler) 90
3 3.5 Der Proportional-Integral-Differential-Regler (PID-Regler) Der Proportional-Differential-Regler (PD-Regler) PID-T r und PD-T r Regler 98 4 Entwurf von PID-Reglern Anforderungen an den Regelkreis Führungs- und Störverhalten Generelle Anforderungen an eine Regelung Gütekriterien für das Führungsverhalten Gütekriterien für das Störverhalten Problem der bleibenden Regeldifferenz Geeignete Regler-Strecken-Kombinationen PID-Entwurf nach Ziegler/Nichols Verfahren des Stabilitätsrands (Schwingversuch) Verfahren der Sprungantwort-Analyse Einstellregeln nach Chien, Hrones und Reswick Einstellregeln für Strecken mit Ausgleich Einstellregeln für Strecken ohne Ausgleich Einstellregeln nach Oppelt PID-Entwurf nach der T-Summen-Regel PID-Entwurf nach dem Betragsoptimum Regelungen mit unstetigen Reglern Unstetige Regler ohne Rückführung Zweipunkt-Regler ohne Hysterese Zweipunkt-Regler mit Hysterese Dreipunkt-Regler Unstetige Regler mit Rückführung Zweipunkt-Regler mit verzögerter Rückführung Zweipunkt-Regler mit verzögert nachgebender Rückführung Dreipunkt-Regler mit verzögerter Rückführung (Schrittregler) Vermaschte Regelkreise Störgrößenaufschaltung Hilfsgrößenaufschaltung Unterlagerte Regelung (Kaskadenregelung) Digitale Regelung Prinzip der digitalen Regelung p Der digitale PID-Regler Einstellregeln für digitale PID-Regler Reglerentwurf im Frequenzbereich Frequenzgang linearer Systeme Grafische Darstellung des Frequenzgangs 171
4 8.3 Frequenzgang regelungstechnischer Grundglieder P-Glied P-T,-Glied P-T 2 S-Glied Totzeitglied I-Glied D-Glied Frequenzgang von Reihenschaltungen Frequenzgang des PID-Reglers Stabilität von Regelkreisen Reglerentwurf Phasen- und Amplitudenreserve PI-Regler PID-Regler PD-Regler Unscharfe Regelung (Fuzzy Control) Der Mensch als Regler Grundlagen der Fuzzy-Logik Fuzzy-Mengen Linguistische Variablen und Terme Fuzzy-Inferenz Defuzzifizierung Fuzzy-Inferenz bei mehreren Eingangsgrößen Fuzzy Controller Hybride und adaptive Fuzzy-Regelungssysteme Nichtadaptive Systeme mit konventionellem Regler Umschaltregelungen mit Fuzzy-Komponente Adaptive Konzepte v Begleit-Software zum Buch Installation der Software Programmmodule von WlNFACT Das blockorientierte Simulationssystem BORIS Übersicht Komponenten des BORIS-Hauptfensters Aufbau der Simulationsstruktur Steuerung der Simulation Ermittlung von Frequenzgängen Ermittlung von Frequenzgängen mit LISA Übersicht Einlesen der Daten Darstellungsform und Speichern von Ergebnissen Reglerentwurf im Frequenzbereich mit RESY Übersicht 254
5 Bildschirmaufbau Konfigurierung des Regelkreises Entwurf und Analyse von Fuzzy-Systemen mit FLOP Übersicht Linguistische Variablen Regelbasis Systemanalyse im Debug-Modus Anwendungsbeispiel: Drehzahlregelung eines Gleichstromantriebs Vorstellung der Regelstrecke Modellierung des Motors Modellierung des Stromrichters Modellierung des Tachogenerators Gesamtstruktur der Regelstrecke Sprungantwort und Frequenzgang der Regelstrecke Reglerentwurf im Zeitbereich Schwingversuch nach Ziegler/Nichols Einstellregeln nach Chien, Hrones und Reswick Reglerentwurf nach der T-Summen-Regel Reglerentwurf nach dem Betragsoptimum Zweipunkt-Regelung der Gleichstrommaschine Reglerentwurf im Frequenzbereich Stabilitätsanalyse Entwurf eines PI-Kompensationsreglers Vergleich der Entwurfsergebnisse 282 Literatur 285 Stichwortverzeichnis 287
Inhalt. Mehr Informationen zum Titel
Mehr Informationen zum Titel Inhalt 1 Einführung 15 1.1 Aufgaben der Regelungstechnik... 15 1.2 Steuern oder Regeln?... 15 1.3 Regelkreise im Wirkungsplan... 20 1.4 Festwert- und Folgeregelung... 21 1.4.1
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