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Digitale Regelungstechnik für Dummies

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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

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Presentation Transcript
ein berblick
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
Ziele der Regelungstechnik
  • ?
  • …etwas trotz Störeinflüssen mit geringem Aufwand schnell und genau einstellen
  • Realisierungen:
    • elektronisch
      • analog (noch?)
      • digital
        • mit Mikrokontroller
das standard modell
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 f hrungsverhalten
Ideales Führungsverhalten

Übertragungsfunktion:

aber

G(s)-1 … nicht kausal, daher Verzögerung Tv abspalten und G‘(s)-1 realisieren

führt zur Übertragungsfunktion

umgang mit fehlern
Umgang mit Fehlern

Hier soll nur die Regelabweichung E(s) gebildet werden

umgang mit fehlern1
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
Laufzeitkorrektur

Jetzt werden zeitlich zusammenpassende Signale verglichen

laufzeitkorrektur1
Laufzeitkorrektur

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

allgemeine blockstruktur
Allgemeine Blockstruktur

Die linearen Übertragungsblöcke können zusammengefasst werden..

allgemeine blockstruktur1
Allgemeine Blockstruktur

Die linearen Übertragungsblöcke können zusammengefasst werden,

wobei einer der Blöcke redundant ist

regler mit vorfilter
Regler mit Vorfilter

Der erste Block wird dann als Vorfilter bezeichnet.

auswirkung des vorfilters
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
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
Digitale Realisierungen
  • Die Strecken sind fast immer analog, die Regelung soll digital ausgeführt werden:
ad