Forum
Board-AnsichtRegler (Schaltungstechnik)
verfasst von Hartwig
, 11.02.2011, 12:54 Uhr
Hallo,
ich versuch's mal einfach:
Es ist von einem Regelkreis auszugehen, eine Ausgangsgröße (Istwert) wird mit einem Sollwert (evtl. einstellbar oder fremd geführt) verglichen. Eine Kombination aus Verstärker und Stellglied versucht jetzt, durch ständigen Vergleich, den Istwert immer auf den Sollwert zu bringen. Aus der Forderung "Istwert > Sollwert => Stellglied zurückfahren" und umgekehrt "Istwert < Sollwert => Stellglied hochfahren" ergibt sich also eine Gegenkopplung (=negative Rückkopplung). Das Stellglied kann z. B. ein kontinuierlich steuerbares Ventil sein oder auch ein Transistor etc. Die Änderung erfolgt immer proportional - eine kleine Änderung des Istwertes bewirkt nur eine entsprechend kleine Ansteuerung des Stellgliedes. Im einfachstem Falle ist die Regelung mit einem simplen Verstärker, der invertieren sollte, zu erreichen. Weil bei einem Verstärker das Ausgangssignal im Idealfall proportional dem Eingangssignal folgt, hätte man somit einen P-Regler (Proportionalregler). Das reicht aber vielfach nicht. Wenn z. B. das geregelte System eine gewisse Trägheit aufweist, kann der Regelvorgang dadurch beschleunigt werden, daß bei einer plötzlichen Änderung des Istwertes dieser "Sprung" überproportional auf das Stellglied wirkt. D. h. hier würde die Steilheit der Änderung des Istsignals ausgewertet werden - das würde einer Differenzierung entsprechen Der D-Regler interessiert sich nicht für den Betrag der Änderung des Istwertes - Nur die Geschwindigkeit, mit der die Änderung stattfindet sowie deren Richtung bestimmen das Ausgangssignal. Ein rein differenzierender Regler wäre also ein D-Regler. Da ein D-Regler ausschließlich auf Signaländerungen anspricht, ist sein alleiniger Einsatz in vielen Fällen nicht sinnvoll, da macht der PD-Regler mehr Sinn: eine proportionale Regelung die aufgrund des D-Regler Anteils schneller als ein reiner P-Regler reagieren kann. Allerdings ist es vielfach auch wichtig, zu schnelle Reaktionen des Regelkreises zu verhindern, häufig muß man zu schnelles Ansprechen verhindern, damit z. B. keine Regelschwingungen auftreten. Und dazu gibt man dem Regler integrierendes Verhalten, eben das Gegenteil der Differenzierung. (Dabei werden sowohl der D- als auch der I- Regler für jeweils unterschiedliche Kriterien ausgelegt - sonst würde sich deren Wirkung ja gegenseitig aufheben). Der Integrierende Regler reagiert also auf eine Sprungfunktion mit anschließendem Plateau mit einem stetigem Anstieg - unbegrenzt wenn die Bedingungen erhalten bleiben. Daher findet man den I-Regler auch selten in "Reinform". Und die Kombination der 3 grundlegenden Reglertypen ist eben der PID-Regler.
So, das ist der Versuch einer einfachen Erklärung. Wenn man damit arbeiten will, kommt man - wie schon erwähnt von Harald - um die Anwendung von Differentialgleichungen nicht herum. Das "Schrauben" an PID-Reglern ohne tiefgehende Kenntnisse der Regelfunktion und des Systems in dem die Regelung arbeitet kann fatale Folgen haben...
Grüße
Hartwig
Gesamter Thread:
, 11.02.2011, 11:16, 11.02.2011, 12:06