Regelungstechnik: Praxisbezogene Auslegung von Reglern

Das Seminar 'Regelungstechnik: Praxisbezogene Auslegung von Reglern' vermittelt grundlegende Kenntnisse zur Regelungstechnik und verzahnt diese mit parallel dazu erworbenen Erfahrungen durch die Anwendung dieser Kenntnisse bei Rechnersimulationen und Laborversuchen.

Im Folgenden finden Sie eine Übersicht des vermittelten Basiswissens mit der jeweiligen Vertiefung durch eigenständige Versuche der Teilnehmer.

• Steuerung, Regelung, Blockschaltbild, P-PI-PID-PIDT1-Regler und ihr wesentliches Zeitverhalten, Digitale Regler, Auswirkungen der Abtastzeit:
  • Regelergebnis, Führungsverhalten, Störverhalten, Stellgrößen der Regler bei verschiedenen Eingangssignalen und Störungen, Auswirkungen von Störsignalen und Änderungen der Reglerparameter

• Sprungantwort von Regelstrecken, Methoden zur Nachbildung der Regelstrecken mit Modellen niedriger Ordnung:
  • Simulation von verschiedenen Regelstrecken unterschiedlicher Struktur, Bestimmung der Streckenparameter, Auswirkungen von Fehlanpassungen und Störungen, Maßzahlen zur Beurteilung der Modellgüte

• Auswahl von Reglern für verschieden Streckenklassen (Strecken mit/ohne Integralanteil, mit/ohne Totzeit, Auswahl des passenden Reglertyps, Parametrierungsverfahren von Reglern:
  • Simulation geschlossener Regelkreise, Verhalten für verschiedene Regelstrecken. Simulation des Führungs- und Störverhaltens, Auswirkungen von Änderungen der Regelstrecke, Stellsignale bei unterschiedlichen Reglern, Auswirkungen von Meßstörungen, Versuche an einer Temperaturregelstrecke und an einer Spurregelung eines Fahrzeugs

• Erreichbare Genauigkeit für einschleifige Regelkreise, Gleichgewichtstheorem der Regelungstechnik, Auswirkung von niederfrequenten und hochfrequenten Störungen:
  • Simulation verschiedener Regelstrecken, Messung des erreichbaren Verhaltens bei unter-schiedlichen Störungen

• Kaskadenregelung, Prinzipien, Einstellregeln, erreichbare Genauigkeiten bei unterschiedlichen Störungen und Veränderungen der Regelstrecken:
  • Simulation von Kaskadenregelkreisen, Auswirkungen von Störungen und Änderungen der Streckenparameter

• Störgrößenaufschaltung, Prinzipien, Einstellregeln, Auswirkung von Fehlanpassungen, erreichbare Genauigkeiten, Kombination von Störgrößenaufschaltung und Kaskadenregelung:
  • Simulation der Störgrößenaufschaltung, Auswirkungen von Störungen und von Änderungen der Streckenparameter, Kombination von Kaskadenregelung und Störgrößenaufschaltung

• Auswirkung von Begrenzungen der Stellglieder, Grenzen der Absolutwerte und Änderungsgeschwindigkeit von Stellgrößen, Wind-Up, Auswirkungen auf das Verhalten der Regelkreise, Anti-Windup Konzepte:
  • Simulation von Regelkreisen mit Stellgliedbegrenzungen unterschiedlicher Maßnahmen zum Anti-Wind-Up, Vergleich unterschiedlicher Methoden bei verschiedenen Regelstrecken

• Mehrgrößenregelungen, Strukturen der Regelstrecke, Auswirkungen auf den Reglerentwurf, Entkopplung, näherungsweise Entkopplung, Einstellregeln für Mehrgrößenregler:
  • Simulation von Mehrgrößenregelkreisen, Führungsverhalten, Störverhalten, Auswirkungen von Änderungen der Regelstrecke

• Selbsteinstellende Regler am Beispiel einer Parametersteuerung und des Iterative Feedback Tuning:
  • Simulation der IFT mit verschiedenen Regelstrecken, Anwendung der IFT mit einem Laborversuch 

PI/PID- Regler bilden das regelungstechnische Rückgrat in der Automatisierungstechnik. Für die Wahl der Reglerparameter gibt es eine Reihe von theoretisch gut begründeten Einstellregeln. Obwohl die Einstellung der Regler damit prinzipiell ohne Schwierigkeiten möglich ist, treten im praktischen Einsatz häufig Probleme auf. Sei es, dass mit den eingestellten Parametern ein befriedigendes Verhalten des geschlossenen Regelkreises nicht möglich ist, oder ein befriedigendes Verhalten nur für bestimmte Betriebspunkte erreicht wird oder dass sich Störungen, Begrenzungen der Stellglieder oder Veränderungen der Regelstrecke negativ auswirken.

 
Das Seminar „praxisorientierte Einstellung von Reglern“ setzt hier gezielt an und vermittelt einerseits das notwendige Basiswissen um Regler einzusetzen und mit einfach nutzbaren Einstellregeln zu op-timieren. Parallel zur Vermittlung dieser Grundlagen erhalten die Teilnehmer umfangreich Gelegen-heit die neu erworbenen Kenntnisse praktisch zu erproben, durch die Arbeit mit Nachbildungen von Regelstrecken im Rechner und durch Versuche im Labormaßstab. Diese praktischen Arbeiten umfassen ca. 60% der Seminarzeiten.
 

Techniker und Ingenieure der Fachrichtungen Elektrotechnik, Elektronik, Kfz-Technik, Maschinenbau, Verfahrenstechnik und Chemie, die für die Auslegung, Inbetriebnahme und den laufenden Betrieb von Regelungen zuständig sind.

In dem Seminar arbeitend dieTeilnehmer am Rechner, um Erfahrungen bei der Auslegung von Regelkreisen zu erhalten. Dazu werden mehrere typische Regelstrecken simuliert und die Teilnehmer können für diese simulierten Regelstrecken Regler entwerfen, die Ergebnisse näher untersuchen und Erfahrungen sammeln, wie sich die geschlossenen Regelkreise verhalten, wenn Störungen, Änderungen der Strecke oder Nichtlinearitäten im Regelkreis vorliegen. Durch die Simulation der Regelstrecken von der idealisierten Vereinfachung bis zum Einbeziehen komplexer innerer Zusammenhänge gelingt es den Kursteilnehmern sich schnell einen Überblick zu verschaffen, in welcher Art sich Einflüsse im Regelergebnis zeigen und wie diese negativen Einflüsse durch verbesserte Regelparameter oder erweiterte Regelkreisstrukturen zu verringern sind.

Die Seminarteilnehmer erhalten die Simulationsbeispiele digital zur weiteren eigenen Nutzung nach Abschluss des Kurses.