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Beispiel für ein geschlossenes Regelsystem mit einem Controller

Das Regler (oder Regler) von a dynamisches System sorgt dafür, dass die Status des Systems wird angepasst, wenn der Messwert eines "Ausgangs" dieses Systems vom Sollwert abweicht.

Der Regler vergleicht diesen Messwert ständig mit dem gewünschten Wert (oder Zielwert) und abhängig von der Differenz – dem Fehlersignal – führt es eine Korrekturmaßnahme am System durch, indem es die Größe des Aktorsignal wechseln.

Regler gibt es in beiden analog Form (zum Beispiel durch Verwendung von Stromsignalen in a 4-20mA Schleife) wie in Digital bilden (durch Umwandeln der Sensor- und Aktorsignale in und von digitalen Werten durch Analog-Digital-Wandler und DA-Wandler).

Der am häufigsten verwendete Regelalgorithmus ist der PID-Regler, aber es gibt auch andere wie Controller basierend auf Fuzzy-Logik. Modern computergesteuert Regler berechnen ihre Aktionen mit mathematischen Modelle des dynamischen Verhaltens des Systems oder verwenden Sie a neurales Netzwerk wo „Erfahrungsdaten“ über das Verhalten gespeichert werden.

Feedback/Weiterleitungslink

Die meisten angewandten Schemata verwenden Feedback (siehe Abbildung): Die Leistung wird mit einem Sollwert verglichen. Dies bedeutet, dass bei einer Trägheit im System (dh es kann einige Zeit dauern, bis die Regelung eine geänderte Leistung erzeugt) die Regelung ebenfalls langsam ist oder dies kompensieren muss.

Einige Systeme verwenden Weiterleitungslink (ob zusammen mit Feedback oder nicht). Dieser Feed-Forward ist eine Steueraktion, die auf der Vorhersage des Verhaltens des Systems basiert, wie es aus dem mathematischen Systemmodell berechnet wird. Feedforward führt zu einer schnelleren Systemreaktion, ist jedoch nur so zuverlässig wie das verwendete Systemmodell; Letzteres ist in der Praxis oft schwer zu bestimmen.

Eingang Ausgang

Mit

• x(p) = Eingabe/Sollwert/Sollwert
• y(p) = Ausgang
• K = die Aktion des Controllers
• G(p) = Antwort des Systems (Übertragungsfunktion)
• H(p) = Rückmeldung/Sensorantwort (Übertragungsfunktion)

die Beziehung zwischen Input und Output lässt sich wie folgt darstellen:

${displaystyle {frac {y(p)}{x(p)}}={frac {Kcdot G(p)}{1 Kcdot G(p)cdot H(p)}}}$

Grundlegendes Konzept

• Feedback-Konstante.
• Stabilität. Ein Regler ist stabil, wenn die Regelabweichung letztendlich kleiner als ein Sollwert bleibt. Die Stabilität eines Frequenzumrichters kann durch viele Faktoren beeinflusst werden, beispielsweise durch die Rückkopplungskonstanten des Frequenzumrichters.
• Closed-Loop-Bandbreite.
• Todeszeit.
• Sprungantwort. Die Abbildung zeigt das Ergebnis einer Sprungwirkung (= sprunghafter Wechsel des Reglerstellsignals von einem konstanten Wert auf einen anderen) auf das Verhalten einer Anlage. Wir unterscheiden mehrere Konzepte:
  • D = Größe des ersten Maximums
  • Gewünschter Wert = Größe der Stufe
  • C = Größe der Ausgabe, wenn der Übergang abgeschlossen ist
  • D=D1 = Überschwingen in % = ${displaystyle {frac {D-C}{C}}cdot 100/$
  • D2 = Größe des zweiten Maximums
  • Zerfallsverhältnis = = ${displaystyle {frac {D2}{D1}}}$
  • top = Zeit 0 bis 100 % des Regimewertes (!!!)
  • tp = Zeit bis zum ersten Maximum
  • ts,2% = Zeit, die benötigt wird, um innerhalb von 2% des Endwertes zu kommen

Konzeptionelle Verwirrung

Ein häufiger Fehler besteht darin, dass die Begriffe "Lenken" und "Anordnen" verwechselt werden. Was oben beschrieben wurde, ist "Anordnen". Zum Beispiel a Zentralheizung die die Temperatur bei 23°C hält. Das Thermostat bei 23°C (Sollwert), 18°C ​​(Messwert) und die Heizung startet. Der Thermostat ist dann der Regler. Der Raum drumherum ist das System.