Teil 3/5 - Kapitel 8
Regelungstechnik

Dieses Kapitel behandelt die dynamischen Fragen der Optimierung von Regelkreisen mit
PID-Reglern. Es baut auf den bereits im Kapitel 2 behandelten, statischen Grundlagen auf.

Was Sie im Kapitel 8 lernen:

• Simulation von Zwei- und Dreipunkt-Regelungen
• Regelungen mit elektronischen Lastrelais und Phasenanschnitt-Steuerung
• Temperatur- und Beleuchtungs-Regelungen
• Der offene und geschlossene Regelkreis
• Stabilität im Regelkreis und optimale Dynamik im Bode-Diagramm
• PID-Regelungen: Entwurf und Optimierung
• PID-Regelungen für Position und Geschwindigkeit
• Dimensionierung elektronischer PID-Regler
• Phasen-Regelkreis (PLL)
• Ausregelung von Störspektren
• Rauschbefreiung durch Modulation

Warum Sie Kapitel 8  lesen sollten:

1. Immer wenn es um die Vereinigung von Leistung und Genauigkeit geht, werden Regelungen aufgebaut. Deshalb gehört die Regelungstechnik zum Basis-Wissen des Ingenieurs. Bereits in der Entwurfsphase soll angegeben werden, welche Genauigkeit (bleibende Regelabweichung) und Schnelligkeit (Resonanz-Frequenz) erreichbar ist. Das gelingt am besten durch Simulation.
2. Wenn eine Regelung für eine gegebene Regelstrecke realisiert werden soll, muss entschieden werden, ob sie kontinuierlich oder schaltend arbeiten soll. Deshalb müssen die Vor- und Nachteile beider Verfahren bekannt sein. Das zeigt sich am Anschaulichsten durch Simulation.
3. Für Regelungen muss der Reglertyp in Abhängigkeit von der geforderten Genauigkeit und Schnelligkeit gewählt werden.  Dabei ist auf die Minimierung des Optimierungs-Aufwands zu achten.

Beispiel Nachlauf-Regelung mit Dreipunkt-Regler

Kurzbeschreibung

Die Position eines Schlittens soll kontrolliert angefahren werden. Eine technisch einfache Lösung ist die Dreipunkt-Regelung. Durch Simulation soll herausgefunden werden, mit welcher Genauigkeit dabei zu rechnen ist.

Funktion:
Gemessen wird die Ist-Position x des Schlittens. Der Regler vergleicht sie mit der Soll-Position w und entscheidet, ob der Motor vorwärts oder rückwärts in Betrieb gesetzt wird. Dann fährt der Schlitten in Richtung des Sollwerts. Sobald die Regelabweichung x.d=w-x eine Ansprechschwelle unterschreitet, bleibt der Motor stehen. Sollte er über das Ziel hinaus gefahren sein, schaltet der Regler die entgegengesetzte Richtung ein. Das kann bei zu klein eingestellter Schwelle zu Oszillationen führen.

Struktur

Diagramm