Steuerungs- und Regelungstechnik

Schnelle Übersicht:

  • Grundbegriffe: Steuern - Regeln
  • Prinzip des Regelkreises
  • Regelstrecke: Arten. Kennwerte:
    P, I, T, PTn, ...
  • Reglertypen und Kennwerte:
    P, P, D, PD, PID
  • Reglereinstellung, Optimierung
  • Simulationsprogramm BORIS

Regelungstechnik im Alltag.
Da das Thema Regelungstechnik recht theorielastig ist und uns mit vielen neuen Begriffen konfrontiert, ist der folgende Text der Versuch, die Zusammenhänge im Überblick anhand einer Alltagssituation darzustellen:
Der Unterricht - Schüler und Lehrer als geregeltes System betrachtet ;-).

regelstrecke schüler.pdf
Adobe Acrobat Dokument 254.7 KB

Die folgende Unterlage behandelt eigentlich alles - von den Begriffen bis zur Reglereinstellung. Sie orientiert sich in vielen  Beispielen am hier eingeführten Fachkundebuch des Europa-Verlages, dem auch einige Bilder entnommen sind.

regelungstechnik-neu.pdf
Adobe Acrobat Dokument 574.5 KB

Die Fragenkärtchen sind als Partnerinterview gedacht. Jeder hat 12 Fragen samt Antworten,die jeweils dem Banknachbarn gestellt werden sollen, aber auch als Wiederholungsfragen "solo" verwendet werden können.

fragenkärtchen grundlagen.pdf
Adobe Acrobat Dokument 79.3 KB

Übungen zur grafischen Ermittlung der Kenngrößen

Ein Standard-Aufgabentyp in der GAP ist die grafische Ermittlung der Kenngrößen einer  Regelstrecke. Hier kommt es nicht auf die Genauigkeit der 3. Kommastelle, sondern auf die Anwendung des grundlegenden Verfahrens sowie die Größenordnung der Faktoren an.
Hier ein "klassisches" Beispiel einer derartigen Aufgabenstellung:

Aufgabenstellung
Sommer14_BT2-Regel-Aufg.pdf
Adobe Acrobat Dokument 59.1 KB
Anlagen
Sommer14_BT2-Regel-Anlage.pdf
Adobe Acrobat Dokument 57.2 KB
Offizielle Lösung
Sommer14_BT2-Regel-Lösung.pdf
Adobe Acrobat Dokument 43.1 KB

Eine weitere Aufgabe vom gleichen Typ:

Aufgabe Sommer 2010
S-10-BT2-Regel-Anlage.pdf
Adobe Acrobat Dokument 317.0 KB
Anlage
S-10-BT2-Regel-Anlage.pdf
Adobe Acrobat Dokument 317.0 KB
Lösungen
S-10-BT2-Regel-Lösungen.pdf
Adobe Acrobat Dokument 497.5 KB

Reglertypen - anschaulich erklärt

Wie besprochen, wird grundsätzlich zwischen

  • unstetigen (Zwei- / Dreipunktregler) und
  • stetigen (P, I, D, PI, ...)

Reglertypen unterschieden.

Die folgenden Quellen bieten einen guten Einstieg in das Verständnis der grundlegenden Reglertypen bzw. sind auch gut als Wiederholung geeignet.
Wichtiger Hinweis:
Alle Darstellungen der Sprungantworten beziehen sich auf den Regler allein, ohne Regelkreis! Die Darstellung des Verhaltens der Regelgröße im Gesamtsystem (Strecke und Regler) hängt ja vom Zeitverhalten sowohl des Reglers als auch der Strecke ab und sieht daher ganz anders aus!

Allgemeine Einführung zum Thema Zweipunktregler ...

...und die beliebte Badewanne zum Thema P-Regler ;-).


Reglereinstellung

Als Schlussthema werden hier nun noch zwei gängige Verfahren zur Regleroptimierung (Reglereinstellung) vorgestellt:

reglereinstellung.pdf
Adobe Acrobat Dokument 139.6 KB

Simulationsprogramm BORIS

Nachdem wir nun - zumindest theoretisch - alle Themen fertig behandelt haben, soll die folgende Simulationsaufgabe das Verständnis weiter unterstützen.
Dazu bitte das Programm herunterladen und installieren. Es sollte selbst auf WIN10 noch gut laufen.
Danach bitte die Seiten im Dokument "Aufgaben mit dem Simulationsprogramm BORIS" bis S. 18 bearbeiten.

WinFact - Simulation von Regelungen, Installationsdatei
setup.exe
exe File 41.1 MB
Aufgaben mit dem Simulationsprogramm BORIS
simulation boris-2020.pdf
Adobe Acrobat Dokument 691.4 KB
Simulation PID-Regelung, Optimierung
simulation boris-PID.pdf
Adobe Acrobat Dokument 219.1 KB
Doku zum Modul BORIS
BORIS.pdf
Adobe Acrobat Dokument 5.7 MB