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 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Digitale Regelungstechnikfür Dummies
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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
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Ziele der Regelungstechnik• ?• …etwas trotz Störeinflüssen mit geringem
Aufwand schnell und genau einstellen• Realisierungen: – elektronisch• analog (noch?)• digital
– mit Mikrokontroller
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Das Standard-Modell
W(s) Sollwert,FührungsgrößeE(s) Fehler, RegelabweichungU(s) StellgrößeZ(s) StörgrößeY(s) Istwert, Streckenwert
Übertragungsfunktion der Führungsgröße,Geschlossener Regelkreis:
W(s)E(s) U(s)
Z(s)
Y(s)D(s) G(s)+-
+
Regler Regelstrecke
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Ideales Führungsverhalten
Übertragungsfunktion:
aberG(s)-1 … nicht kausal, daher Verzögerung Tv abspalten und G‘(s)-1 realisieren
führt zur Übertragungsfunktion
W(s)U(s)
Y(s)G(s)-1 G(s)
„Regler” Regelstrecke
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Umgang mit Fehlern
Hier soll nur die Regelabweichung E(s) gebildet werden
W(s)
E(s)
U(s)
Z(s)
Y(s)G´(s) G(s)+
+ -
+
Regler Regelstrecke
-1
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Umgang mit Fehlern
Vergleich: (zeitlich) Äpfel mit Birnen
W(s)
E(s)
U(s)
Z(s)
Y(s)G´(s) G(s)+
+ -
+
Regler Regelstrecke
-1
Der Istwert Y(s) ist ja die Reaktion auf den um Tv älteren Sollwert W(s)
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Laufzeitkorrektur
W(s)
E(s)
U(s)
Z(s)
Y(s)G´(s) G(s)+
+ -
+
Regler Regelstrecke
-1
Jetzt werden zeitlich zusammenpassende Signale verglichen
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Laufzeitkorrektur
Fehlerwert muss zwischengespeichert werden, da bei erfolgreicher Korrektur kein Fehlersignal gebildet wird. Dies erfordert aber eine getaktete Signalverarbeitung
W(s)
E(s)
U(s)
Z(s)
Y(s)G´(s) G(s)+
+
+ -
+
Regler Regelstrecke
-1
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Allgemeine Blockstruktur
W(s) U(s)
Z(s)
Y(s)D (s)CD (s)A
D (s)B
G(s)+
+
Regler Regelstrecke
Die linearen Übertragungsblöcke können zusammengefasst werden..
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Allgemeine Blockstruktur
Die linearen Übertragungsblöcke können zusammengefasst werden,wobei einer der Blöcke redundant ist
W(s) U(s)
Z(s)
Y(s)D (s)CD (s)A G(s)+
+
Regelstrecke
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Regler mit Vorfilter
Der erste Block wird dann als Vorfilter bezeichnet.
W(s) U(s)
Z(s)
Y(s)D(s)D (s)V G(s)+ +
RegelstreckeRegelerVorfilter -
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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.
![Page 14: Digitale Regelungstechnik für Dummies](https://reader036.vdokument.com/reader036/viewer/2022082423/56815e51550346895dcccafa/html5/thumbnails/14.jpg)
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
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Digitale Realisierungen• Die Strecken sind fast immer analog, die Regelung soll digital
ausgeführt werden: