Regelungstechnik: 1. Einführung Die Begriffe Steuern und Regeln: Wie werden die Begriffe Steuern...

Regelungstechnik: 1. Einführung

Die Begriffe Steuern und Regeln:

Wie werden die Begriffe Steuern und Regeln im täglichenSprachgebrauch verwendet?

Betrachten Sie folgende Aussagen:

Aussage 1: Der Fahrer eines PKW steuert sein Fahrzeug durch eine scharfe Kurve.Aussage 2: Während der Fahrt regelt er die Lautstärke an

seinemAutoradio.


Betrachten wir als weiteres Beispiel eine Heizungsanlage:

Der Heizkessel feuert an, wenn die Temperatur unter einen bestimmten Wert unterschreitet.Die Heizung wird nicht befeuert wenn die gewünschte Temperatur erreicht ist.


Betrachten wir als weiteres Beispiel eine Heizungsanlage:

Es findet also ein ständiger Vergleich zwischen der Raumtemperatur (Sollwert)und der am Thermostat eingestellten Temperatur (Istwert) statt.

Der Vergleich zwischen Sollwert und Istwert ist das wesentliche Kennzeichen einer Regelung (hier:Temperatur-Regelung)


Im Beispiel nebenan findetkein ständiger Vergleich zwischen Soll- und Istwert statt.

Bei diesem System handelt es sich um eine Steuerung.

Zurück zu den eingangs gemachten Aussagen.


Im technischen Sinne korrekt müssten die Aussagen lauten:

Aussage 1: Der Fahrer eines PKW regelt sein Fahrzeug durch eine scharfe Kurve.

Aussage 2: Während der Fahrt steuert er die Lautstärke an seinem Autoradio.

Regelungstechnik: 2. Definitionen

Die Grundbegriffe der Steuerungs- und Regelungstechnik sind in DIN 19226 festgelegt: (Titel:“Leittechnik; Regelungstechnik und Steuerungstechnik“)

Steuern, Steuerung:Das Steuern, die Steuerung ist der Vorgang in einem System, bei dem eine oder mehrere Größen als Eingangsgrößen andere Größenals Ausgangsgrößen aufgrund der dem System eigentümlichen Gesetzmäßigkeiten beeinflussen.


Regeln, Regelung:Das Regeln, die Regelung ist ein Vorgang, bei dem fortlaufend eineGröße, die Regelgröße (die zu regelnde Größe) erfasst, mit eineranderen Größe, der Führungsgröße, verglichen und im Sinne einer Angleichung an die Führungsgröße beeinflusst wird.

Abb.: Wirkungsplan


Abb.: Wirkungsplan

Die Regeleinrichtung ist derjenige Teil des Wirkungskreises, welcher über das Stellglied durch die Stellgröße die Regelstrecke beeinflusst.Ihre Eingangsgrößen sind die Führungsgröße und die Regelgröße.

Die Regelstrecke ist der Teil des Regelkreises, in dem die Regelgröße konstant gehalten wird und an der Störgrößen und die Stellgröße angreifen.


Der Regler ist ein Teil der Regeleinrichtung, welcher einen Vergleichzwischen der Führungsgröße w und der Rückführgröße r vornimmt, also die Regeldifferenz e bildet. Über die Reglerausgangsgröße yR steuert er das Stellglied an und wirkt so auf die Regelstrecke.


Die Führungsgröße w ist eine von der betreffenden Regelung nicht beeinflusste Größe, die dem Regelkreis von außen zugeführt wird und der die Regelgröße in vorgegebener Abhängigkeit folgen soll.

Die Regelgröße x ist eine von der Regelung beeinflusste Grösse, die der Führungsgröße w folgen soll.

Die Stellgröße y ist die durch Messung der Regelgröße hervor- gegangene Größe, die zur Vergleichstelle zurückgeführt wird. Wird die Regelgröße direkt für den Vergleich mit der Führungsgröße verwendet, sind Rückführgröße und Regelgröße identisch.Die Regeldifferenz e ist der Unterschied zwischen der Führungsgröße w und der Rückführgröße r. e = w-x


Die Reglerausgangsgröße yR ist die Eingangsgröße des Stellglieds (Stelleinrichtung). Sie steuert entsprechend der Regeldifferenz das Stellglied.

Die Störgrößen z sind alle von außen wirkenden größen, welche die Regelgröße in unerwünschter Weise beeinflussen.


Der Sollwertgeber dient zur Vorgabe der Führungsgröße.

Der Messumformer wandelt die Regelgröße in eine Größe die vom Regler verarbeitet werden kann. Der statische Zusammenhang von Eingangs- und Ausgangsgröße sollte möglicht linear und unabhängig von Störgrößen sein.Er besteht im wesentlichen aus einem Aufnehmer und einer Messeinrichtung

Aufgaben und Anforderungen an einzelne Funktionseinheiten


Stellglieder dosieren einen Massenstrom oder Energiefluss.Sie sollte folgende Forderungen erfüllen:


Keine Verzögerung zwischen Eingangs- und Ausgangssignal

Unabhängigkeit von Störgrößen

Lineare statische Kennlinie


Der Regler hat drei Aufgaben zu erfüllen:


Bildung der Regeldifferenz

Verstärkung der Regeldifferenz

Stabilisierung des geschlossenen Regelkreises


Aufnehmer:


Stellglieder:


Stellantriebe:

Regelungstechnik: 3. Glieder des Regelkreises


SprungantwortverfahrenAnstiegsantwortverfahrenImpulsantwortverfahrenSinusantwortverfahren(Frequenzgangverfahren)

Zu verschiedenen Eingangssignalen werden die zugehörigen Ausgangs- Signale ermittelt und in Form einer statischen Kennlinie dargestellt.


Für das Verhalten der Regelstrecken im Regelkreis ist das Zeitverhalten der Regelstrecke maßgebend. Der zeitliche verlauf der Regelgröße bei Änderung der Stell- bzw. der Störgröße ist durch das Übertragungsverhalten der Regelstrecke gegeben. Bei linearen Übertragungsgliedern wird diese durch die Antwort au spezielle Eingangssignale beschrieben.Am gebräuchlichsten ist als Eingansfunktion die Sprungfunktion. Der zeitliche Verlauf der entsprechenden Ausgangsfunktion wird als Sprungantwort bezeichnet.


Als Übergangsfunktion wird die Änderung der Ausgangsgröße auf die Sprunghöhe der Eingangsgröße bezogene Sprungantwort bezeichnet.Für Stör- und Stellgröße erhält man verschiedene Übergansfunktionen, die man Stör- bzw. Stell- Übergangsfunktion nennt.


P-Strecke oder P(-T0)-Strecke


P-T-1 Strecke oder Strecke 1. Ordnung


P-T-2 Strecke oder Strecke 2. Ordnung

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