Digitale Regelungstechnik für Dummies

Ein Überblick Ziele der Regelungstechnik Das Standard-Modell Ideales Führungsverhalten Der übliche Umgang mit Fehlern Äpfel und Birnen Von der Analyse zur Synthese Quasistetige- versus Deadbeat-Regler Stolpersteine Ein Realisierungsbeispiel Sinnvolle Nebenbeschäftigung Aufbau einer Modell-Maschine

Ziele der Regelungstechnik ? …etwas trotz Störeinflüssen mit geringem Aufwand schnell und genau einstellen Realisierungen: elektronisch analog (noch?) digital mit Mikrokontroller

Das Standard-Modell Übertragungsfunktion der Führungsgröße, Geschlossener Regelkreis: W(s) Sollwert,Führungsgröße E(s) Fehler, Regelabweichung U(s) Stellgröße Z(s) Störgröße Y(s) Istwert, Streckenwert

Ideales Führungsverhalten Übertragungsfunktion: aber G(s)-1 … nicht kausal, daher Verzögerung Tv abspalten und G‘(s)-1 realisieren führt zur Übertragungsfunktion

Umgang mit Fehlern Hier soll nur die Regelabweichung E(s) gebildet werden

Umgang mit Fehlern Vergleich: (zeitlich) Äpfel mit Birnen Der Istwert Y(s) ist ja die Reaktion auf den um Tv älteren Sollwert W(s)

Laufzeitkorrektur Jetzt werden zeitlich zusammenpassende Signale verglichen

Laufzeitkorrektur Fehlerwert muss zwischengespeichert werden, da bei erfolgreicher Korrektur kein Fehlersignal gebildet wird. Dies erfordert aber eine getaktete Signalverarbeitung

Allgemeine Blockstruktur Die linearen Übertragungsblöcke können zusammengefasst werden..

Allgemeine Blockstruktur Die linearen Übertragungsblöcke können zusammengefasst werden, wobei einer der Blöcke redundant ist

Regler mit Vorfilter Der erste Block wird dann als Vorfilter bezeichnet.

Auswirkung des Vorfilters Führungsverhalten: Störverhalten: Durch den Freiheitsgrad der zusätzlichen Übertragungsfunktion des Vorfilters Dv(s) kann die Führungsübertragungsfunktion Gw(s) angepasst werden, während die Störungsübertragungsfunktion Gz(s) unverändert bleibt.

Von der Analyse zur Synthese Bei einer gegebenen Strecke lässt sich ein dazu passendes (kausales) Führungsverhalten definieren. Möglichst kurze Reaktionszeiten führen aber zu großen Amplituden der Stellgröße (Windup). Genügt das sich daraus ergebende Störverhalten den Ansprüchen, kann das Vorfilter weggelassen werden; wenn nicht, wird ein Teil der Übertragungsfunktion in das Vorfilter verlagert

Digitale Realisierungen Die Strecken sind fast immer analog, die Regelung soll digital ausgeführt werden: