Regelungstechnik: 1. Einführung

Präsentation zum Thema: "Regelungstechnik: 1. Einführung"—  Präsentation transkript:

1 Regelungstechnik: 1. Einführung
Die Begriffe Steuern und Regeln: Wie werden die Begriffe Steuern und Regeln im täglichen Sprachgebrauch verwendet? Betrachten Sie folgende Aussagen: Aussage 1: Der Fahrer eines PKW steuert sein Fahrzeug durch eine scharfe Kurve. Aussage 2: Während der Fahrt regelt er die Lautstärke an seinem Autoradio.

2 Regelungstechnik: 1. Einführung
Betrachten wir als weiteres Beispiel eine Heizungsanlage: Der Heizkessel feuert an, wenn die Temperatur unter einen bestimmten Wert unterschreitet. Die Heizung wird nicht befeuert wenn die gewünschte Temperatur erreicht ist.

3 Regelungstechnik: 1. Einführung
Betrachten wir als weiteres Beispiel eine Heizungsanlage: Es findet also ein ständiger Vergleich zwischen der Raumtemperatur (Sollwert)und der am Thermostat eingestellten Temperatur (Istwert) statt. Der Vergleich zwischen Sollwert und Istwert ist das wesentliche Kennzeichen einer Regelung (hier:Temperatur- Regelung)

4 Regelungstechnik: 1. Einführung
Im Beispiel nebenan findet kein ständiger Vergleich zwischen Soll- und Istwert statt. Bei diesem System handelt es sich um eine Steuerung. Zurück zu den eingangs gemachten Aussagen.

5 Regelungstechnik: 1. Einführung
Im technischen Sinne korrekt müssten die Aussagen lauten: Aussage 1: Der Fahrer eines PKW regelt sein Fahrzeug durch eine scharfe Kurve. Aussage 2: Während der Fahrt steuert er die Lautstärke an seinem Autoradio.

6 Regelungstechnik: 2. Definitionen
Die Grundbegriffe der Steuerungs- und Regelungstechnik sind in DIN festgelegt: (Titel:“Leittechnik; Regelungstechnik und Steuerungstechnik“) Steuern, Steuerung: Das Steuern, die Steuerung ist der Vorgang in einem System, bei dem eine oder mehrere Größen als Eingangsgrößen andere Größen als Ausgangsgrößen aufgrund der dem System eigentümlichen Gesetzmäßigkeiten beeinflussen.

7 Regelungstechnik: 2. Definitionen
Regeln, Regelung: Das Regeln, die Regelung ist ein Vorgang, bei dem fortlaufend eine Größe, die Regelgröße (die zu regelnde Größe) erfasst, mit einer anderen Größe, der Führungsgröße, verglichen und im Sinne einer Angleichung an die Führungsgröße beeinflusst wird. Abb.: Wirkungsplan

8 Regelungstechnik: 2. Definitionen
Abb.: Wirkungsplan Die Regeleinrichtung ist derjenige Teil des Wirkungskreises, welcher über das Stellglied durch die Stellgröße die Regelstrecke beeinflusst. Ihre Eingangsgrößen sind die Führungsgröße und die Regelgröße. Die Regelstrecke ist der Teil des Regelkreises, in dem die Regelgröße konstant gehalten wird und an der Störgrößen und die Stellgröße angreifen.

9 Regelungstechnik: 2. Definitionen

10 Regelungstechnik: 2. Definitionen
Der Regler ist ein Teil der Regeleinrichtung, welcher einen Vergleich zwischen der Führungsgröße w und der Rückführgröße r vornimmt, also die Regeldifferenz e bildet. Über die Reglerausgangsgröße yR steuert er das Stellglied an und wirkt so auf die Regelstrecke.

11 Regelungstechnik: 2. Definitionen
Die Führungsgröße w ist eine von der betreffenden Regelung nicht beeinflusste Größe, die dem Regelkreis von außen zugeführt wird und der die Regelgröße in vorgegebener Abhängigkeit folgen soll. Die Regelgröße x ist eine von der Regelung beeinflusste Grösse, die der Führungsgröße w folgen soll. Die Stellgröße y ist die durch Messung der Regelgröße hervor- gegangene Größe, die zur Vergleichstelle zurückgeführt wird. Wird die Regelgröße direkt für den Vergleich mit der Führungsgröße verwendet, sind Rückführgröße und Regelgröße identisch. Die Regeldifferenz e ist der Unterschied zwischen der Führungsgröße w und der Rückführgröße r. e = w-x

12 Regelungstechnik: 2. Definitionen
Die Reglerausgangsgröße yR ist die Eingangsgröße des Stellglieds (Stelleinrichtung). Sie steuert entsprechend der Regeldifferenz das Stellglied. Die Störgrößen z sind alle von außen wirkenden größen, welche die Regelgröße in unerwünschter Weise beeinflussen.

13 Regelungstechnik: 2. Definitionen
Aufgaben und Anforderungen an einzelne Funktionseinheiten Der Sollwertgeber dient zur Vorgabe der Führungsgröße. Der Messumformer wandelt die Regelgröße in eine Größe die vom Regler verarbeitet werden kann. Der statische Zusammenhang von Eingangs- und Ausgangsgröße sollte möglicht linear und unabhängig von Störgrößen sein. Er besteht im wesentlichen aus einem Aufnehmer und einer Messeinrichtung

14 Regelungstechnik: 2. Definitionen
Aufgaben und Anforderungen an einzelne Funktionseinheiten Stellglieder dosieren einen Massenstrom oder Energiefluss. Sie sollte folgende Forderungen erfüllen: Keine Verzögerung zwischen Eingangs- und Ausgangssignal Unabhängigkeit von Störgrößen Lineare statische Kennlinie

15 Regelungstechnik: 2. Definitionen
Aufgaben und Anforderungen an einzelne Funktionseinheiten Der Regler hat drei Aufgaben zu erfüllen: Bildung der Regeldifferenz Verstärkung der Regeldifferenz Stabilisierung des geschlossenen Regelkreises

16 Regelungstechnik: 2. Definitionen
Aufnehmer:

17 Regelungstechnik: 2. Definitionen
Stellglieder:

18 Regelungstechnik: 2. Definitionen
Stellantriebe:

19 Regelungstechnik: 3. Glieder des Regelkreises

20 Regelungstechnik: 3. Glieder des Regelkreises
Sprungantwortverfahren Anstiegsantwortverfahren Impulsantwortverfahren Sinusantwortverfahren (Frequenzgangverfahren) Zu verschiedenen Eingangssignalen werden die zugehörigen Ausgangs- Signale ermittelt und in Form einer statischen Kennlinie dargestellt.

21 Regelungstechnik: 3. Glieder des Regelkreises
Für das Verhalten der Regelstrecken im Regelkreis ist das Zeitverhalten der Regelstrecke maßgebend. Der zeitliche verlauf der Regelgröße bei Änderung der Stell- bzw. der Störgröße ist durch das Übertragungsverhalten der Regelstrecke gegeben. Bei linearen Übertragungsgliedern wird diese durch die Antwort au spezielle Eingangssignale beschrieben. Am gebräuchlichsten ist als Eingansfunktion die Sprungfunktion. Der zeitliche Verlauf der entsprechenden Ausgangsfunktion wird als Sprungantwort bezeichnet.

22 Regelungstechnik: 3. Glieder des Regelkreises
Als Übergangsfunktion wird die Änderung der Ausgangsgröße auf die Sprunghöhe der Eingangsgröße bezogene Sprungantwort bezeichnet. Für Stör- und Stellgröße erhält man verschiedene Übergansfunktionen, die man Stör- bzw. Stell- Übergangsfunktion nennt.

23 Regelungstechnik: 3. Glieder des Regelkreises
P-Strecke oder P(-T0)-Strecke

24 Regelungstechnik: 3. Glieder des Regelkreises
P-T-1 Strecke oder Strecke 1. Ordnung

25 Regelungstechnik: 3. Glieder des Regelkreises
P-T-2 Strecke oder Strecke 2. Ordnung