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2022 | Buch

Übungsbuch Regelungstechnik

Klassische, modell- und wissensbasierte Verfahren

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Über dieses Buch

Das Übungsbuch Regelungstechnik beinhaltet klausurrelevante Musteraufgaben für Bachelor- und Masterstudiengänge mit Lösungen. Zu jedem Kapitel ist eine kurze theoretische Einführung vorhanden. Alle Lösungen sind detailliert beschrieben, einige davon sind zum besseren Verständnis mit MATLAB / Simulink simuliert. Bei der Gestaltung von Lösungswegen sind die Bedürfnisse von dualen und berufsintegrierten Ingenieur-Studiengängen berücksichtigt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Linearisierung
Zusammenfassung
Das dynamische Verhalten einer nichtlinearen Regelstrecke wird analytisch mit einer Differentialgleichung (DGL) beschrieben, wie z. B. unten für eine Strecke mit der Regelgröße X(t), Stellgröße Y(t) und Störgröße Z(t).
Serge Zacher
Kapitel 2. Regelkreisverhalten
Zusammenfassung
Das dynamische Verhalten eines regelungstechnischen Gliedes mit der Ausgangsgröße \(X\left( t \right)\) nach einem Eingangssprung \(\widehat{y}\) wird mit Differentialgleichungen oder mit Übertragungsfunktionen beschrieben. Aus einer Übertragungsfunktion \(G\left( s \right)\) kann man nach Grenzwertsätzen die Werte der Ausgangsgröße \(x\left( t \right)\) in statischen Zuständen zum Beginn des Übergangsprozesses bei \(t = 0\).
Serge Zacher
Kapitel 3. Stabilität
Zusammenfassung
Stabilität ist eine Eigenschaft des Regelkreises, nach Änderung der Eingangsgröße einen Beharrungszustand zu erreichen. In den Beispielen unten sind die Kreise 1 und 2 stabil.
Serge Zacher
Kapitel 4. Reglereinstellung
Zusammenfassung
Im kritischen Zustand bzw. an der Stabilitätsgrenze liegt wenigstens eine Polstelle auf der imaginären Achse in der s-Ebene. Der Dämpfungsgrad ist dabei \(\vartheta = 0\); im Regelkreis entstehen die ungedämpften Schwingungen.
Serge Zacher
Kapitel 5. Kaskadenregelung
Zusammenfassung
Man kann neben einem konventionellen Regler, der Hauptregler genannt wird, einen zweiten Regler in einen Regelkreis einsetzen, so dass ein Teil der Regelstrecke, und folglich der gesamte Regelkreis, mittels dieses zusätzlichen Reglers als Hilfsregler genannt, besser geregelt wird. Solche Verfahren, die aus verschachtelten Regelkreisen bestehen, nennt man vermaschte Regelkreise.
Serge Zacher
Kapitel 6. Mehrgrößenregelung
Zusammenfassung
Im Bild unten ist ein doppelwandiges Reaktionsgefäß gezeigt, dessen Füllstand \(x_{1}\) und die Temperatur \(x_{2}\) geregelt werden. Im Innenraum des Gefäßes befindet sich das Produkt. Das Füllen des Gefäßes erfolgt mit dem Ventil V1, zum Leeren dient das Ablaufventil V3. In den Zwischenraum wird ein Heizmittel bzw. eiacn Kühlmittel hineingepumpt. Das Stellventil für die Temperaturregelung ist V2. Die Steuerung des Kühlmittels erfolgt mittels des Ventils V4.
Serge Zacher
Kapitel 7. Zustandsregelung
Zusammenfassung
In diesem Kapitel sind drei Typen von Aufgaben für steuerbare und beobachtbare Regelungssysteme im Zustandsraum behandelt.
Serge Zacher
Kapitel 8. Adaptive Regelung
Zusammenfassung
Ein adaptiver Regler soll während der gesamten Regelung permanent die Strecke identifizieren und, ausgehend aus den somit festgestellten Streckenparametern, seine eigenen Kennwerte optimal einstellen.
Serge Zacher
Kapitel 9. Nichtlineare und unstetige Glieder im Regelkreis
Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden Aufgaben mit folgenden Regelkreisgliedern betrachtet (die statischen Kennlinien der Ein-Ausgangsgrößen sind unten gezeigt).
Serge Zacher
Kapitel 10. Digitale Regelung
Zusammenfassung
Unter bestimmten Bedingungen, z. B. wenn die Abtastfrequenz höher als die Eigenfrequenz des Regelkreises ist bzw. wenn die Abtastzeit TA kleiner als die Ausgleichszeit Tg der Regelstrecke ist, d. h.
Serge Zacher
Kapitel 11. Modellbasierte Regelung
Zusammenfassung
Einen Regler, der das Modell der zu regelnden Strecke als Bestandteil des Regleralgorithmus beinhaltet, nennt man modellbasierter Regler. Die Voraussetzung dafür ist also die vorher genau bestimmte Übertragungsfunktion der Strecke.
Serge Zacher
Kapitel 12. Wissensbasierte Regelung
Zusammenfassung
Ein Regelkreis mit dem Fuzzy-Regler ist unten gezeigt. Im Allgemeinen wirkt ein Fuzzy-Regler wie ein Regler ohne I-Anteil und weist eine nichtlineare Kennlinie auf.
Serge Zacher
Backmatter
Metadaten
Titel
Übungsbuch Regelungstechnik
verfasst von
Serge Zacher
Copyright-Jahr
2022
Electronic ISBN
978-3-658-39263-5
Print ISBN
978-3-658-39262-8
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-39263-5