Regler
Blockschaltbild:
Regelgröße (Istwert) x
Führungsgröße (Sollwert) w
Stellgröße y
Regeldifferenz (Sollwertabweichung) e = w – x
Störgröße z
Regelungsarten:
Folgeregelung:
Die Regelgröße folgt den Werten der Führungsgröße, die sich während der Regelung ändern kann.
Anwendung: Bahnsteuerung mit Lageregelung (Interpolator liefert laufend neue Positions-Sollwerte in Abhängigkeit der Istposition).
Zeitplanregelung
Dies ist eine Folgeregelung, bei der die Führungsgröße nach einem Zeitplan vorgegeben wird.
Anwendung: Heizung, die neben einem Thermostat auch in Abhängigkeit einer Schaltuhr geregelt wird.
Festwertregelung:
Vorgabe ist ein fixer Sollwert
Anwendung: geregeltes Netzgerät
P-Regler:
Den Quotienten aus Ausgangs- und Eingang nennt man Proportionalbeiwert KP.
Der P-Regler ist der schnellste Regler.
Er kann deswegen nur langsame Strecken regeln, da es sonst zu Schwingungen kommt (besonders bei großem KP). Man benutzt den P-Regler zur Regelung von I-Strecken und PT1-Strecken. Für die Regelung von PT1-Strecken muß die Verstärkung ausreichend hoch sein.
I-Regler:
Sprungantwort Bode-Diagramm
Der I-Regler ist der langsamste der Regler. Er eignet sich für die Regelung einer P-Strecke. Auch der PI-Regler ist für die Regelung einer P-Strecke geeignet.
Man entscheidet sich für den I-Regler bei großen vorübergehenden Regelabweichungen und schnelles Ausregeln dieser Regelabweichungen. Dabei muß KIR groß sein.
PI-Regler:
Sprungantwort Bode-Diagramm
Der PI-Regler eignet sich zum Regeln von P-Strecken, I-Strecken und PT1-Strecken.
Für die Regelung einer P-Strecke verwendet man einen PI-Regler für die Verringerung der vorübergehenden Regelabweichung. Die Zeit für das Ausregeln ist größer als beim P-Regler, weil KIR nicht zu groß werden darf, damit der Regelkreis stabil bleibt.
Für eine sehr gute Regelung einer I-Strecke benutzt man PI-Regler mit großem KP und KIR.
Für die Regelung einer PT1-Strecke darf KI gegenüber KP nicht zu groß werden. da sonst Schwingneigung besteht. Vergrößert man KP so entsteht eine sehr gute Regelwirkung.
PD-Regler
Sprungantwort Bode-Diagramm
Der PD-Regler wird zur Regelung von Strecken mit quadratischem zeitlichen Verlauf verwendet, da ein P-Regler zu Mittkopplung führt und Regler mit I- oder PI-Verhalten zu langsam sind. Für eine zufriedenstellende Regelung müssen KP und KD ausreichend hoch sein. Eine Regelabweichung bleibt allerdings bestehen.
PID-Regler:
Sprungantwort Bode-Diagramm
Dieser Regler ist wie der PD-Regler für die Regelung von Strecken mit quadratischem zeitlichen Verlauf bestimmt. Er kann im Gegensatz zum PD-Regler die Regelabweichung völlig ausregeln.
Unstetige Regler:
Unstetige Regler sind nicht in der Lage, daß die Regelabweichung gleich 0 wird.
2-Punktregler:
Der Ausgang eines 2-Punktreglers kann 2 Stellgrößen y abgeben:
y1=0 keine Stellgröße
y2=ymax maximale Stellgröße
Diese Beiden Stellsignale werden abgegeben, wenn der Istwert x den Sollwert w überschreitet oder unterschreitet.
3-Punktregler:
Der Ausgang eines 3-Punktreglers kann 3 Stellgrößen y abgeben:
y1=0 keine Stellgröße
y2=ystat dieser Wert ist so zu wählen, daß der am häufigsten
vorkommende Betriebszustand erreicht wird
y3=ymax maximale Stellgröße
Liegt der Istwert x bis zu Dw über oder unter dem Sollwert w, so wird die Stellgröße ystat abgegeben. Bei weiterer Überschreitung ist y=0, bei weiterer Unterschreitung ist y=ymax.
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