Regelungstechnik 1 Praktikum Versuch 5.1 1 Reglereinstellung mit Rechnersimulation 1.1 Allgemeines In diesem Versuch sollen ausgehend von einer optimalen Reglereinstellung die Einflüsse der Reglerparameter auf das Regelverhalten getrennt voneinander untersucht werden. Für 2 verschiedene n ist jeweils ein Regler auszuwählen und für optimales Führungs- und Störverhalten einzustellen. Zur Untersuchung des Einflusses der Reglerparameter wird jeweils ein Parameter verändert und dann die Änderung des Regelergebnisses betrachtet und bewertet. Hinweis: Beachten Sie, dass Matlab das Ergebnis nur über ein gewisses Intervall berechnet und somit zum Beispiel die bleibende Regelabweichung nicht als 0 angezeigt wird. Melden Sie sich zunächst am Versuchsrechner mit dem Benutzernamen rgl1.stu und dem Passwort rgl1 an. 1.2 Versuchsaufbau Nach dem Starten des Simulationsprogrammes MATLAB muß im sich öffnenden (Haupt-)Fenster 'versuch5 <ENTER>' eingegeben werden. Daraufhin sollte sich folgendes Fenster öffnen: Versuch 5 Wirkungsplan S Übergangsfunktion S Bode -Diagramm S Pol-/Nullstellen S Wirkungsplan R Übergangsfunktion R Bode -Diagramm R Pol-/Nullstellen R Ortskurve G 0 Bode -Diagramm G 0 Übergangsfunktion G Bode -Diagramm G Pol-/Nullstellen G Wirkungsplan R 2 Übergangsfunktion R 2 Bode -Diagramm R2 Pol-/Nullstellen R 2 Ortskurve G 0 Bode -Diagramm G 0 Übergangsfunktion G Bode -Diagramm G Pol-/Nullstellen G Durch Doppelklicken auf ein Symbol werden in einem zusätzlichen Fenster die entsprechenden Bilder bzw. Diagramme dargestellt. Um Werte zu ändern, müssen Sie zuerst den zugehörigen Wirkungsplan öffnen. Hinweis: Dezimalzahlen müssen mit Punkt (z.b. 2.5) eingegeben werden.
Regelungstechnik 1 Praktikum Versuch 5.2 Zuordnung der Farben in den angezeigten Zeitverläufen: gelb ohne Regler blau allein bzw. Führungsverhalten mit magenta allein bzw. Führungsverhalten mit grün Störverhalten mit rot Störverhalten mit Für die Darstellung Ihrer Ergebnisse und die Erleichterung der Diskussion können Screenshots der der Übergangsfunktion, Bode- Diagramme, etc. hilfreich sein. Bringen Sie dazu einen USB-Stick zum Versuchstag mit.
Regelungstechnik 1 Praktikum Versuch 5.3 2 Versuchsdurchführung 2.1 Regelstrecke 1 Als Regelstrecke ist zuerst die 1 mit K 1 = 0,8 und T 1 = 2,5 s; K 2 = 1 und T 2 = 0,2 s; K 3 = 1 und T 3 = 0,2 s geladen. Überprüfen Sie die Einstellwerte. Bild 2.1: Regelstrecke 1 2.1.1 Einstellen Versuchen Sie anhand der Informationen aus der Vorlesung je eine für Führungs- und Störverhalten optimale (minimales Überschwingen, schnelles Einregeln) Einstellung zu finden. Die Stellgröße muß dabei innerhalb von ± 10 liegen. Als Regler wird zweckmäßigerweise zuerst ein PID-Regler gewählt, dessen ggf. nicht gewünschte Komponenten durch entsprechendes Setzen der Parameter ausgeblendet werden. Das Ändern der Parameter kann nach einem Doppelklick auf das zugehöroge Symbol vorgenommen werden. Führung: K P = T i = T d = Störung: K P = T i = T d = 2.1.2 Einstellen Übertragen Sie Ihre optimale Reglereinstellung für das Führungsverhalten von nach. Verändern Sie ausgehend von der gefundenen optimalen Einstellung jeweils einen Einstellparameter in beide Richtungen um ca. 20-30 %. Tragen Sie die eingestellten Werte in die Tabelle ein. Beobachten Sie die Auswirkungen auf Übergangsfunktion G, Ortskurve G 0, Bodediagramm G 0 und G, P/N-Diagramm. Bestimmen Sie die angegebenen Werte und notieren Sie ggf. sonstige Auffälligkeiten. Für das Protokoll und die Auswertung ist es hilfreich entsprechende Auswirkungen als Screenshot zu speichern und in der Diskussion einzubringen. - % K P + % - % T i + % - % T d + % t s t sr e m G m ω π ϕ m ω D ϑ ω 0
Regelungstechnik 1 Praktikum Versuch 5.4 2.2 Regelstrecke 2 Zum Ändern der auf 2, müssen Sie folgende Schritte durchführen: 1. Löschen des 3. PT 1 -Elementes von 1 durch einfaches Anklicken und 'Entf' drücken 2. Öffnen der Bibliothek RGL1 durch Eingabe 'rgl1 <ENTER>' im Hauptfenster 3. Ziehen des Integrierers aus dem Fenster 'rgl1' ins Fenster 'strecke' an die Stelle des gelöschten Elementes. Die Verbindungen bilden sich bei genauem Zielen automatisch. Überprüfen Sie die Einstellwerte K 1 = 0,8 und T 1 = 2,5 s; K 2 = 1 und T 2 = 0,2 s; K I = 1/s. Bild 2.2: Regelstrecke 2 2.2.1 Einstellen Versuchen Sie anhand der Informationen aus der Vorlesung je eine für Führungs- und Störverhalten optimale Einstellung analog zu 2.1.1 zu finden. Führung: K P = T i = T d = Störung: K P = T i = T d = 2.2.2 Einstellen Verfahren Sie analog 2.1.2. - % K P + % - % T i + % - % T d + % t s t sr e m G m ω π ϕ m ω D ϑ ω 0
Regelungstechnik 1 Praktikum Versuch 5.5 3 Auswertung der Versuche 1. Wie unterscheiden sich jeweils qualitativ die Werte der Einstellungen für Führung und Störung? 2. Wie unterscheiden sich qualitativ die Einstellungen für die beiden ntypen? Wodurch kommen die Unterschiede zustande? 3. Welche Auswirkungen auf das Regelverhalten können Sie den Änderungen der Reglerparameter zuordnen? Ergeben sich hier Unterschiede bezüglich der ntypen?